Många sluttningar i regionen Kampanien i Italien är täckta med lager av vulkanisk jord, resultatet av upprepade utbrott under loppet av årtusenden. När effekterna av klimatförändringarna förvärras, inklusive förekomsten av mycket intensiva och korta regn i lokala områden, det finns ett växande behov, särskilt i denna och andra italienska regioner som är känsliga för jordskred, att förstå dynamiken som inducerar sådana händelser mer exakt och utveckla modeller som kan förutsäga dem. När de används genom lämpliga system för tidig varning, dessa verktyg kan hjälpa beslutsfattare att vidta effektiva och effektiva åtgärder för att skydda människor och områdena själva från jordskred.

För detta ändamål, studien "Exploring ERA5 reanalysis potentialities for supporting jordskred research:a test case from Campania Region" (södra Italien) av CMCC Foundation identifierar potentialen hos den femte generationen av atmosfäriska modeller (känd som reanalysis dataset ERA5) utvecklad av European Centre for Väderprognoser på medellång intervall för att förbättra prestandan för tidig varningssystem som används, till exempel, av civilskyddet (Protezione Civile).

På en sluttning som är täckt av pyroklastiska jordar orsakas jordskred vanligtvis av en kombination av två faktorer:de föregående sluttningarnas fuktighetsförhållanden och det utlösande tillståndet som representeras av en intensiv nederbördshändelse. Det system för tidig varning som för närvarande används av regionen Kampanien använder den senare som den enda indikatorn, ignorerar de tidigare förhållandena i marken. Som ett resultat, varje gång en nederbördshändelse av en viss intensitet förutses, oavsett tillståndet på marken vid det specifika ögonblicket, systemet returnerar ett larmläge, förlarm eller larm. Detta ökar sannolikheten för falska larm och därmed för beslut – som vägavstängningar – som kan orsaka avbrott i tjänsterna som i vissa fall skulle kunna undvikas.

"Omanalyser är atmosfäriska modeller, samma som används för prognoser. Men de används vanligtvis i back-analyser för att rekonstruera tidigare väderförhållanden, " förklarar Guido Rianna, CMCC-forskare och medförfattare till studien. "På grund av denna egenskap, Syftet med omanalyser är inte att förutsäga, men för att homogenisera, ur en rumslig och tidsmässig synvinkel, data från olika in situ övervakningssystem – som väderstationer – eller från fjärranalys, såsom satelliter."

Den femte generationens omanalys (ERA5) har en mycket bättre rumslig upplösning än de tidigare, tillhandahåller atmosfäriska variabler på rutnätsceller på cirka 30 km sida. Dessutom, det är möjligt att få tillgång till gratis dagligen uppdaterad data genom Climate Data Store för Copernicus Climate Change Service. Dessa uppgifter sträcker sig från 1979 upp till 5 dagar före samrådet. En så kort tid av datafrisläppande gjorde det möjligt för författarna till studien att anta – och sedan verifiera – ett bra resultat av verktyget, inte bara för studier med tillbakaanalys utan också för operativa syften såsom utveckling av system för tidig varning.

"Vi verifierade först tillförlitligheten av ERA5-reanalysen när det gäller att reproducera nederbördshistorier som ledde till jordskred som faktiskt inträffade i det studerade området, " säger Alfredo Reder, CMCC-forskare och första författare till publikationen. "Nästa, vi analyserade den specifika skredhändelsen som inträffade i Nocera Inferiore (Campania) den 4 mars 2005. Vi verifierade att, vid den händelsen, de uppskattningar av markfuktighet som erbjuds av ERA5, även om det inte är fritt från begränsningar, skulle ha kunnat observera ett mycket högt värde vad gäller vattenhalt längs hela täcket. Således, vi har kunnat ta det sista steget att utvärdera möjligheten att använda dessa omanalyser operativt för ett tidig varningssystem. I den sista fasen av vår forskning, vi verifierade att ERA5-datauppsättningarna, om den används som ombud för att stödja ett beslut, skulle kunna förbättra tillförlitligheten hos den prognosmodell som för närvarande används i Kampanien, eftersom de kan ge information om tidigare våtförhållanden i sluttningar, som är en predisponerande faktor för en skredhändelse."

Resultaten av studien tyder på potentialen med detta verktyg, särskilt för att minimera falsklarm, samtidigt som man undviker missade larm.

"Varje expert på jordskred i pyroklastiska jordar skulle säga att förekomsten av en intensiv nederbördshändelse i september i Kampanien, händer på en jord i torrt tillstånd, kan sällan utlösa ett jordskred, " avslutar Rianna. "Men hittills finns det en brist på kvantitativt observationsstöd för att bekräfta detta. I dag, en beslutsfattare inom civilskyddet, på grundval av befintliga studier i litteraturen, kunde inte undgå att slå larm i händelse av en prognos om en nederbördshändelse med vissa egenskaper:han kunde inte stödja detta val med data om markens tillstånd under den föregående perioden (förutom några få begränsade sluttningar). Vår forskning visar att ERA5 kan fylla denna lucka och därför minimera antalet falska larm."

Resultaten av denna forskning gäller fallet med pyroklastiska jordskred, som är karakteristiska för det studerade området. Nästa steg blir att verifiera lämpligheten av ERA5-omanalyser för samma ändamål men när det gäller andra jordtyper, som lerjordar som leder till långsamma jordskred, som är karakteristiska för olika områden i Italien, som södra Apenninerna och vissa områden i Basilicata och Kampanien.