DOI: https://doi.org/10.5194/nhess-26-187-2026
تاريخ النشر: 2026-01-16
المؤلف: Francesca Noemi Bonometti وآخرون
الموضوع الرئيسي: الانهيارات الأرضية والمخاطر المرتبطة بها
نظرة عامة
تبحث الدراسة في تأثير تغير المناخ على أحداث سقوط الصخور في دولوميت، مع التركيز على درجة الحرارة وشدة الأمطار كعوامل رئيسية محفزة. تم تطوير نهج جديد لتحليل تكرار المتغيرات الجوية من 1970 إلى 2019، مع الأخذ في الاعتبار مؤشرات المناخ الرئيسية مثل متوسط درجة حرارة الهواء، والهطول، والسعة الحرارية، ودورات التجمد/الذوبان، والتجمد. تشير النتائج إلى اتجاهات تدفئة ملحوظة، خاصة في الربيع، إلى جانب انخفاض في التجمد ودورات التجمد/الذوبان خلال كل من الربيع والخريف. بالإضافة إلى ذلك، حددت الدراسة بداية مبكرة للصيف ونهاية متأخرة للشتاء.
باستخدام طريقة المجموعات الجزئية المعدلة، كشفت التحليلات عن اتجاهات متزايدة في الهطول على مدار العقد الماضي، مما يبرز تقلبات في تكرار الهطول على مدى فترة 15 عامًا. تم تطبيق الطريقة البايزية لتقييم الاحتمالات الشرطية للمتغيرات الجوية المتعلقة بأحداث سقوط الصخور، مما يكشف عن علاقات بين سقوط الصخور وهطول الأمطار عالية الشدة في الخريف، بالإضافة إلى متوسط درجة الحرارة على ارتفاعات مختلفة خلال الصيف والخريف. من الجدير بالذكر أن الربيع أظهر احتمالًا أعلى لسعة درجة الحرارة، بينما كان الخريف يتميز بتغيرات كبيرة في درجة الحرارة. تختتم الدراسة بالاعتماد القوي لدورات التجمد/الذوبان وفترات التجمد على السلاسل الزمنية الإقليمية، مما يبرز التفاعل المعقد بين المتغيرات المناخية وحدوث سقوط الصخور.
مقدمة
تناقش مقدمة الورقة ظاهرة سقوط الصخور، وهي انهيارات مفاجئة لكتل صخرية من منحدرات شديدة، مما يشكل مخاطر كبيرة على سلامة الإنسان والبنية التحتية. يمكن أن تؤدي عوامل داخلية وخارجية متنوعة، بما في ذلك الزلازل، والأمطار الغزيرة، وتغير المناخ، إلى تحفيز هذه الأحداث. يؤكد المؤلفون على تزايد تكرار وشدة سقوط الصخور في المنطقة الألبية بسبب تغير المناخ، مما أدى إلى ارتفاع درجات الحرارة وتدهور التربة المتجمدة، وبالتالي التأثير على استقرار المنحدرات.
تسلط الورقة الضوء على العلاقة بين المتغيرات الجوية وحدوث سقوط الصخور، مشيرة إلى دراسات سابقة تربط أحداث سقوط الصخور بدورات التجمد/الذوبان، والهطول، وتغيرات درجة الحرارة. من الجدير بالذكر أن تحليل سلسلة زمنية لمدة 100 عام في جبال الألب السويسرية يشير إلى أن نشاط سقوط الصخور يرتبط بدرجات حرارة الهواء في الصيف، مما يشير إلى أن الظروف الأكثر دفئًا تزيد من عدم استقرار المنحدرات. يقترح المؤلفون منهجية محسنة استنادًا إلى أعمال سابقة لتحليل العلاقة بين المتغيرات المناخية وتكرار سقوط الصخور في جبال الألب الشرقية الإيطالية، بهدف تعزيز فهم تطور المناخ وتأثيره على ديناميات سقوط الصخور. يتم توضيح هيكل الورقة، مع تفاصيل حول منطقة الدراسة، والمنهجية، والنتائج، والنقاش.
طرق
تدمج الطريقة المقترحة لتحليل حدوث سقوط الصخور تقييم التغيرات المناخية مع تأثيرها على تكرار سقوط الصخور. يتضمن ذلك استقراء البيانات الجوية من السلاسل الزمنية المجمعة في محطات الطقس لإنشاء سلسلة زمنية مأخوذة عشوائيًا. على عكس الدراسات السابقة التي أجراها بارانونزيو وآخرون (2015، 2016)، والتي ركزت على تحديد الشذوذ في المتغيرات الجوية، يركز هذا النهج على تكرار هذه المتغيرات ضمن نطاقاتها المميزة. تشمل المتغيرات الجوية الرئيسية التي تم تحليلها درجة حرارة الهواء اليومية الدنيا ($T_0$)، ودرجة حرارة الهواء اليومية القصوى ($T_1$)، والهطول اليومي ($R$)، مع المتغيرات المشتقة مثل متوسط درجة حرارة الهواء اليومية ($T_m$) وسعة درجة حرارة الهواء اليومية ($T_a = T_1 – T_0$).
لتقييم تأثيرات دورات التجمد/الذوبان والتجمد على حدوث سقوط الصخور، تم تقديم متغيرين منطقيين: دورة التجمد/الذوبان ($C_{FT}$)، والتي تُعرف بأنها 1 عندما يكون $T_0 \leq 0°C$ و$T_1 > 0°C$، والتجمد ($I$)، والذي يكون صحيحًا عندما تكون كل من $T_0$ و$T_1$ سلبية. تم اختيار هذه المتغيرات المناخية المشتقة بناءً على أبحاث سابقة تشير إلى أهميتها في تحفيز عدم استقرار سقوط الصخور في البيئات الجبلية، كما هو ملاحظ في دراسات متنوعة (دوغلاس، 1980؛ ساندرسن وآخرون، 1996؛ ماتسوكو وساكاى، 1999؛ فريسين وآنتز، 2006؛ ليتورتو، 2013؛ داماتو وآخرون، 2015؛ ماسيوتا وآخرون، 2017).
نتائج
تشير نتائج هذه الدراسة إلى أن أحداث سقوط الصخور تتأثر بشكل كبير بمختلف الآليات التي تؤدي إلى تدهور الكتلة الصخرية، خاصة في المناطق التي تتميز بمنحدرات شديدة، ونباتات نادرة، أو تربة متجمدة. تؤكد الأبحاث على دور المتغيرات الجوية في تحفيز هذه الأحداث، مشيرة إلى أن تغير المناخ على مدار العقود الماضية قد غير هذه المتغيرات، مما أثر لاحقًا على معدلات التدهور واحتمالية سقوط الصخور. لهذا التغيير آثار على التوزيع الزمني والمكاني لحدوث سقوط الصخور.
استخدم التحليل، الذي تم إجراؤه على مدار الفترة من 1970 إلى 2019، بيانات متوسط درجة حرارة الهواء والهطول المجمعة على مدى 90 يومًا، بينما تم تقييم تكرارات دورات التجمد/الذوبان على مقياس تجميع 7 أيام لالتقاط التغيرات قصيرة الأجل. قامت الدراسة بتحليل بيانات من 277 محطة رصد، كاشفة عن تكرار المتغيرات المناخية المرتبطة بأحداث سقوط الصخور على مقياس تجميع 0 يوم، مع توفر نتائج إضافية في المواد التكميلية لمزيد من السياق.
نقاش
تبحث الدراسة في العلاقة بين التغيرات المناخية وأحداث سقوط الصخور في جبال الألب الشرقية الإيطالية، تحديدًا ضمن منطقة تبلغ مساحتها 24,500 كم² تشمل ترينتينو-ألتو أديجي والمحافظات المحيطة. يتكون الإطار الجيولوجي من صخور متنوعة، بما في ذلك الصخور الكربونية والتكوينات البركانية، التي تشكلت بفعل الأوروجين الألبي والتجلدات البليستوسينية. تم تجميع مجموعة بيانات شاملة، تتكون من بيانات جوية من 277 محطة طقس وكاتالوج سقوط صخور يحتوي على 2,971 حدثًا، مما يتيح تحليلًا مفصلًا لتأثيرات المناخ على حدوث سقوط الصخور.
استخدم التحليل طرق بايزيانية لتحديد الاحتمالات الشرطية التي تربط المتغيرات الجوية بأحداث سقوط الصخور، كاشفًا عن اتجاهات ملحوظة على مدى خمسة عقود. ظهرت شدة الهطول كعامل تحفيزي حاسم، حيث زادت الأحداث عالية الشدة خلال الشتاء والخريف، بينما أظهرت درجات حرارة الهواء اتجاهًا للتدفئة، خاصة في الخريف. كما سلطت الدراسة الضوء على التغيرات في دورات التجمد/الذوبان واستمرار التجمد، مشيرة إلى انخفاض في تكرار هذه الدورات مع مرور الوقت، مما قد يسهم في تدهور الكتلة الصخرية. بشكل عام، تؤكد النتائج على التفاعل المعقد بين العوامل المناخية والاستقرار الجيولوجي، مما يبرز الحاجة إلى المراقبة المستمرة واستراتيجيات الإدارة التكيفية في سياق تغير المناخ.
DOI: https://doi.org/10.5194/nhess-26-187-2026
Publication Date: 2026-01-16
Author(s): Francesca Noemi Bonometti et al.
Primary Topic: Landslides and related hazards
Overview
The research investigates the impact of climate change on rockfall events in the Dolomites, focusing on temperature and rainfall intensity as primary triggering factors. A novel approach was developed to analyze meteorological variable frequencies from 1970 to 2019, considering key climate indicators such as mean air temperature, precipitation, thermal amplitude, freeze/thaw cycles, and icing. The findings indicate significant warming trends, particularly in spring, alongside a reduction in icing and freeze-thaw cycles during both spring and autumn. Additionally, the study identified an earlier onset of summer and a delayed end to winter.
Using the Rescaled Adjustment Partial Sums method, the analysis revealed increasing precipitation trends over the last decade, highlighting fluctuations in precipitation frequencies over a 15-year period. The Bayesian method was applied to assess the conditional probabilities of meteorological variables related to rockfall events, revealing correlations between rockfalls and high-intensity rainfall in autumn, as well as with mean temperature at varying altitudes during summer and autumn. Notably, spring exhibited a higher probability of temperature amplitude, while autumn was characterized by significant temperature variations. The study concludes with a strong dependency of freeze-thaw cycles and icing periods on regional time series, underscoring the complex interplay between climate variables and rockfall occurrences.
Introduction
The introduction of the paper discusses the phenomenon of rockfalls, which are sudden collapses of rock blocks from steep cliffs, posing significant risks to human safety and infrastructure. Various intrinsic and extrinsic factors, including earthquakes, intense rainfall, and climate change, can trigger these events. The authors emphasize the increasing frequency and intensity of rockfalls in the Alpine region due to climate change, which has led to rising temperatures and permafrost degradation, thereby affecting slope stability.
The paper highlights the correlation between meteorological variables and rockfall occurrences, citing previous studies that link rockfall events to freeze-thaw cycles, rainfall, and temperature variations. Notably, a 100-year timeseries analysis in the Swiss Alps indicates that rockfall activity correlates with summer air temperatures, suggesting that warmer conditions exacerbate slope instability. The authors propose a refined methodology based on earlier work to analyze the relationship between climate variables and rockfall frequency in the Italian Eastern Alps, aiming to enhance understanding of climate evolution and its impact on rockfall dynamics. The structure of the paper is outlined, detailing sections on the study area, methodology, results, and discussion.
Methods
The proposed method for analyzing rockfall occurrences integrates the assessment of climatic variations with their impact on rockfall frequency. This involves extrapolating meteorological data from time-series collected at weather stations to create a sampled time-series. Unlike previous studies by Paranunzio et al. (2015, 2016), which focused on identifying anomalies in meteorological variables, this approach emphasizes the frequency of these variables within their characteristic ranges. The key meteorological variables analyzed include daily minimum air temperature ($T_0$), daily maximum air temperature ($T_1$), and daily precipitation ($R$), with derived variables such as daily mean air temperature ($T_m$) and daily air temperature amplitude ($T_a = T_1 – T_0$).
To evaluate the effects of freeze/thaw cycles and icing on rockfall occurrences, two Boolean variables were introduced: the freeze/thaw cycle ($C_{FT}$), which is defined as 1 when $T_0 \leq 0°C$ and $T_1 > 0°C$, and icing ($I$), which is true when both $T_0$ and $T_1$ are negative. These derived climatic variables were selected based on prior research indicating their significance in triggering rockfall instabilities in alpine environments, as noted in various studies (Douglas, 1980; Sandersen et al., 1996; Matsuoka and Sakai, 1999; Frayssines and Hantz, 2006; Letortu, 2013; d’Amato et al., 2015; Maciotta et al., 2017).
Results
The results of this study indicate that rockfall events are significantly influenced by various mechanisms that lead to the degradation of rock mass, particularly in regions characterized by steep slopes, sparse vegetation, or permafrost. The research emphasizes the role of meteorological variables in triggering these events, noting that climate change over the past decades has altered these variables, subsequently affecting degradation rates and the likelihood of rockfalls. This alteration has implications for the temporal and spatial distribution of rockfall occurrences.
The analysis, conducted over the period from 1970 to 2019, utilized mean air temperature and precipitation data aggregated over 90 days, while freeze-thaw cycle frequencies were assessed on a 7-day aggregation scale to capture short-term variations. The study analyzed data from 277 monitoring stations, revealing the frequency of climate variables associated with rockfall events at a 0-day aggregation scale, with additional findings available in supplementary materials for further context.
Discussion
The study investigates the relationship between climate variations and rockfall events in the eastern Italian Alps, specifically within a 24,500 km² area that includes the Trentino-Alto Adige and surrounding provinces. The geological framework comprises diverse lithologies, including carbonate rocks and volcanic formations, shaped by the Alpine orogeny and Pleistocene glaciations. A comprehensive dataset was compiled, consisting of meteorological data from 277 weather stations and a rockfall catalogue of 2,971 events, enabling a detailed analysis of climatic influences on rockfall occurrences.
The analysis employed Bayesian methods to establish conditional probabilities linking meteorological variables to rockfall events, revealing significant trends over five decades. Rainfall intensity emerged as a crucial triggering factor, with high-intensity events increasing during winter and autumn, while air temperatures exhibited a warming trend, particularly in autumn. The study also highlighted changes in freeze/thaw cycles and icing persistence, indicating a reduction in the frequency of these cycles over time, which may contribute to rock mass degradation. Overall, the findings underscore the complex interplay between climatic factors and geological stability, emphasizing the need for ongoing monitoring and adaptive management strategies in the context of climate change.