Analisi climatica delle aree collinari e montuose dell’Oltrepò Pavese con effetti sull’erosione del suolo

The Oltrepò Pavese, located in the Lombardy region of northern Italy, is characterized by hilly and mountainous landscapes highly sensitive to climatic variability and soil erosion processes. This thesis investigates long-term trends in temperature and precipitation across nine meteorological stations distributed between 77 and 1363 meters above sea level, using datasets from 1987 to 2024. Daily and hourly climate records were processed to derive monthly and annual indicators, including mean, minimum, and maximum temperatures, total precipitation, and maximum daily and hourly rainfall. Statistical analysis was performed using the Mann-Kendall test to detect monotonic trends and breakpoint analysis to identify structural shifts in the climatic time series. The results highlight a consistent regional warming trend, particularly in autumn, while precipitation shows strong interannual variability without a clear monotonic increase or decrease. However, extreme rainfall events—derived from daily and hourly maxima—are becoming more frequent in several stations, increasing the risk of erosive episodes. By linking climatic variability to the Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE), rainfall erosivity factors (R-factor) were derived from local return-time analyses and combined with soil erodibility, topography, and land cover conditions. Soil loss was estimated for different return periods (2, 10, 25, and 50 years) under tillage and grass-cover scenarios. To validate these event-based estimates, results were compared with the pan-European RUSLE2015 dataset from the European Soil Data Centre (ESDAC). The comparison shows that single extreme rainfall events in Oltrepò Pavese can generate soil losses comparable to or exceeding the long-term annual averages predicted by RUSLE2015. This demonstrates the added value of event-based analyses, which complement European-scale maps by highlighting the impact of short-duration extremes. The study provides new insights into the vulnerability of hilly and mountainous environments under changing climatic conditions and supports sustainable land management, agricultural practices, and soil conservation policies.

L’Oltrepò Pavese, situato in Lombardia, è caratterizzato da paesaggi collinari e montuosi particolarmente sensibili alla variabilità climatica e ai processi di erosione del suolo. Questa tesi analizza le tendenze climatiche di lungo periodo utilizzando dati provenienti da nove stazioni meteorologiche distribuite tra i 77 e i 1363 metri di altitudine, con serie temporali che coprono il periodo 1987–2024. I dati giornalieri e orari sono stati elaborati per ottenere indicatori mensili e annuali, tra cui temperature medie, minime e massime, precipitazioni totali e massimi giornalieri e orari di pioggia. L’analisi statistica è stata condotta mediante il test non parametrico di Mann-Kendall per individuare trend monotoni e con tecniche di breakpoint analysis per rilevare cambiamenti strutturali nelle serie temporali climatiche. I risultati evidenziano un chiaro trend di riscaldamento regionale, particolarmente marcato nelle stagioni di transizione come l’autunno, mentre i regimi pluviometrici mostrano una forte variabilità interannuale senza un andamento monotono evidente. Tuttavia, gli eventi estremi di precipitazione — rappresentati dai massimi giornalieri e orari — risultano in aumento in diverse stazioni, segnalando un rischio crescente di episodi erosivi. Collegando la variabilità climatica al modello RUSLE (Revised Universal Soil Loss Equation), lo studio valuta come i fattori di erosività della pioggia (R-factor), derivati dall’analisi dei tempi di ritorno locali, interagiscono con l’erodibilità del suolo, la topografia e le condizioni di copertura del territorio. Le stime di erosione sono state calcolate per differenti tempi di ritorno (ad esempio 2, 10, 25 e 50 anni) sia in scenari di suolo lavorato che coperto da vegetazione erbacea. Per validare queste stime a scala di evento, i risultati sono stati confrontati con il dataset europeo RUSLE2015 dell’European Soil Data Centre (ESDAC). Dal confronto emerge che singoli eventi piovosi estremi nell’Oltrepò Pavese possono generare perdite di suolo di entità paragonabile o addirittura superiore alla media annua di lungo periodo stimata da RUSLE2015. Ciò dimostra l’importanza di considerare non solo le medie climatologiche, ma anche gli eventi estremi di precipitazione quando si valuta il rischio di erosione. Questa valutazione integrata di clima ed erosione fornisce nuove conoscenze sulla vulnerabilità degli ambienti collinari e montani in condizioni climatiche mutevoli, e mette in evidenza il valore aggiunto delle analisi a scala di evento come complemento alle mappe europee di erosione. I risultati possono supportare strategie di gestione del territorio, pratiche agricole sostenibili e politiche di conservazione del suolo in regioni soggette a cambiamenti climatici e fragilità geomorfologica.