Valutazione degli impatti dei cambiamenti climatici sulla siccità meteorologica nei bacini dei fiumi Brembo e Serio mediante l'utilizzo degli indici SPI e SPEI

This thesis investigates the impacts of climate change on meteorological drought in the Brembo and Serio river basins in northern Italy over the period 2005–2024. The study aims to provide scientific insights that support sustainable water resource management and climate adaptation planning by assessing the spatial and temporal evolution of drought severity, frequency, and duration. Two widely used drought indicators—the Standardized Precipitation Index (SPI) and the Standardized Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI)—were applied to monthly precipitation and temperature records from nine meteorological stations distributed across varying elevations in the two basins. Basin boundaries were delineated using QGIS, and trends in precipitation and temperature were examined using the Mann–Kendall test and Sen’s slope estimator. The analysis reveals a moderate increase in total annual precipitation, with all stations showing positive Sen’s slope values and two stations displaying statistically significant upward trends. In contrast, temperature trends exhibit a clear and consistent warming signal: six out of nine stations show strong and significant positive trends, one shows marginal significance, and only two stations display no significant change. This pronounced temperature increase, relative to the more variable precipitation trends, indicates that warming is a dominant climate change signal in the study area. Comparison of the two drought indices shows that SPEI identifies a higher number of mild and severe drought events due to its incorporation of temperature-driven evapotranspiration, while SPI detects more extreme drought events. Despite these differences, a strong correlation between SPI and SPEI suggests that precipitation remains the primary driver of drought conditions in the region, with temperature acting as an intensifying factor. Overall, the results point to increasing temperature and modest precipitation increases as key influences shaping drought dynamics in the Brembo and Serio basins over the last two decades.

La presente tesi analizza gli impatti dei cambiamenti climatici sulla siccità meteorologica nei bacini dei fiumi Brembo e Serio, situati nell’Italia settentrionale, nel periodo 2005–2024. L’obiettivo dello studio è fornire contributi scientifici utili alla gestione sostenibile delle risorse idriche e alla pianificazione delle strategie di adattamento climatico, attraverso la valutazione dell’evoluzione spaziale e temporale della severità, frequenza e durata degli eventi siccitosi. Due indicatori ampiamente utilizzati—lo Standardized Precipitation Index (SPI) e lo Standardized Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI)—sono stati applicati a serie mensili di precipitazione e temperatura provenienti da nove stazioni meteorologiche distribuite a diverse altitudini nei due bacini. I limiti dei bacini sono stati delineati tramite QGIS, mentre le tendenze delle serie di precipitazione e temperatura sono state analizzate mediante il test di Mann–Kendall e il coefficiente di pendenza di Sen. L’analisi evidenzia un moderato incremento delle precipitazioni annuali totali, con tutte le stazioni che mostrano valori di pendenza positivi secondo Sen e due stazioni che presentano trend crescenti statisticamente significativi. Al contrario, le tendenze termiche manifestano un chiaro e consistente segnale di riscaldamento: sei stazioni su nove mostrano trend positivi forti e significativi, una presenta una significatività marginale e solo due stazioni non evidenziano variazioni statisticamente rilevanti. Questo marcato aumento delle temperature, rispetto alla maggiore variabilità osservata nelle precipitazioni, indica che il riscaldamento rappresenta il principale segnale climatico emergente nell’area di studio. Il confronto tra i due indici di siccità mostra che lo SPEI identifica un numero maggiore di eventi di siccità lieve e severa grazie alla considerazione dell’evapotraspirazione influenzata dalla temperatura, mentre lo SPI rileva un numero più elevato di eventi estremi. Nonostante tali differenze, la forte correlazione tra SPI e SPEI suggerisce che la precipitazione rimane il principale fattore determinante delle condizioni siccitose nella regione, mentre la temperatura agisce come elemento di intensificazione. Complessivamente, i risultati indicano che l’aumento delle temperature, accompagnato da un modesto incremento delle precipitazioni, costituisce il principale fattore che ha influenzato la dinamica della siccità nei bacini del Brembo e del Serio negli ultimi due decenni.