Operazioni e costruzione di infrastrutture ferroviarie resilienti ai cambiamenti climatici

Il trasporto ferroviario è un modo di trasporto efficiente sotto il profilo energetico, con un impatto ambientale relativamente basso e, più specificamente, minori emissioni di gas a effetto serra. Quest'ultimo lo rende un fattore chiave per l'attuazione di una strategia di trasporto neutra in termini di emissioni di carbonio a lungo termine in Europa. Tuttavia, questo potenziale può essere realizzato solo se le ferrovie sono adattate per resistere agli impatti associati ai cambiamenti climatici.

Una delle vulnerabilità più critiche nel sistema di trasporto ferroviario è la scarsa flessibilità delle infrastrutture e delle operazioni in caso di perturbazioni. Il sistema di trasporto ferroviario dipende anche da altri tipi di infrastrutture. Ad esempio, i disturbi nell'alimentazione elettrica dovuti a eventi meteorologici estremi influenzano direttamente la funzionalità del sistema di trasporto ferroviario. A causa della lunga durata dell'infrastruttura ferroviaria, che dovrebbe funzionare a piena capacità per oltre 50 anni (e anche più a lungo, per alcuni impianti), è opportuno integrare gli aspetti relativi ai cambiamenti climatici nel processo di pianificazione, progettazione e gestione ferroviaria a lungo termine. Inoltre, molte ferrovie sono state progettate e costruite in passato con riferimento a condizioni climatiche storiche che possono essere diverse dalle condizioni attuali e future, a causa dei cambiamenti climatici. La visione del rapporto Rail Adapt (UIC, 2017) considera il processo di adattamento delle ferrovie come parte dello scenario di sviluppo business-as-usual. Pertanto, il costo dell'adattamento ha solo un impatto marginale sui risultati finanziari di un'impresa ferroviaria. I rischi legati ai cambiamenti climatici per l'industria ferroviaria sono stati descritti in modo approfondito dal progetto ARISCC (Adaptation of Railway Infrastructure to Climate Change), attuato dal consorzio guidato dall'UIC (International Union of Railways). I risultati di ARISCC comprendono mappe dei pericoli naturali e un documento di orientamento sulla gestione integrata dei pericoli naturali sulle ferrovie.

Un riesame più recente (Haghighi et al., 2025) ha confermato che i pericoli climatici possono generare un'ampia gamma di impatti sulle ferrovie. Questi possono essere classificati in due tipi principali, impatti fisici e operativi. Gli impatti fisici comportano danni diretti all'infrastruttura ferroviaria. Possono essere strutturali (ad esempio danni a rotaie e traversine), geotecniche (ad esempio danni al materiale di zavorra e alle pendenze) e idrologiche (fallimento nei sistemi di drenaggio, inondazioni). Gli impatti operativi comprendono interruzioni e ritardi dei servizi. Un ampio corpus di letteratura suggerisce che gli impatti dei rischi climatici sull'infrastruttura ferroviaria e sul funzionamento stanno crescendo a causa dei cambiamenti climatici.

Lo stesso studio ha rivelato che sia gli eventi meteorologici estremi (precipitazioni intense, venti estremi, inondazioni e tempeste) sia i processi ad insorgenza lenta (temperature medie più elevate) sono tra i pericoli climatici più frequentemente studiati. Gli impatti più segnalati per le ferrovie sono lo stress termico, la flessione delle ferrovie, i binari allagati, le frane sugli argini, l'interruzione del servizio e l'aumento delle richieste di manutenzione.

Gli approcci di adattamento possono cercare di aumentare la solidità dell'infrastruttura ferroviaria riducendo la vulnerabilità dei beni ai pericoli e consentendo in tal modo il funzionamento anche in condizioni avverse. Ciò può implicare, ad esempio, l'innalzamento dei sistemi elettrici al di sopra dei livelli di alluvione previsti. L'adattamento può anche cercare di fornire ridondanza nel sistema, per consentire la continuità delle operazioni quando si verifica un guasto del sistema. Comprende la creazione di servizi aggiuntivi o alternativi. Infine, l'adattamento può comprendere misure volte a consentire una rapida ripresa per ripristinare rapidamente le infrastrutture e i servizi (Palin et al., 2021).

La scelta della misura di adattamento dipende dal contesto locale, dall'esposizione a particolari pericoli, dalla presenza di altri rischi non legati al clima, dalla spesa e dall'obiettivo di adattamento desiderati e dalla durata dell'infrastruttura.

Un aumento della temperatura può generare un abbassamento della rotaia, un aumento del rischio di incendi della vegetazione, una crescente necessità di installare sistemi di raffreddamento e altri sistemi per il comfort dei passeggeri. Le rispettive risposte di adattamento dovrebbero combinare soluzioni tecniche (ad esempio una maggiore resistenza al calore degli interruttori e del sistema di sicurezza) con soluzioni basate sulla natura (ad esempio l'impianto di vegetazione per proteggere i binari dalla radiazione solare diretta).  

Forti piogge, tempeste e venti possono ridurre la stabilità del suolo, innescare frane, cadute di roccia o valanghe, interessando principalmente le zone montuose. Devono essere attuate misure di protezione strutturale, come dighe e argini. Queste misure possono avere molteplici vantaggi in quanto possono proteggere anche insediamenti o altre infrastrutture come strade o reti di approvvigionamento energetico. Per migliorare la resilienza al vento degli alberi catenari, l'adattamento può comprendere il mantenimento di aree vicine a binari e catenarie prive di oggetti pericolosi. Le soluzioni basate sulla natura possono comprendere piantagioni di vegetazione per ridurre l'erosione del suolo e rafforzare i pendii.

La vegetazione è spesso utilizzata come zona cuscinetto per il rumore e l'inquinamento lungo i binari ferroviari e anche per proteggere il binario dall'esposizione diretta al sole. Per evitare guasti operativi causati da alberi caduti sui binari o da incendi boschivi, la piantumazione e la manutenzione della vegetazione dovrebbero essere attentamente pianificate. Deve prendere in considerazione le condizioni climatiche locali e le proiezioni sui cambiamenti climatici. Ad esempio, l'utilizzo di piante con un contenuto di umidità relativamente elevato e bassi livelli di oli volatili può aiutare a prevenire gli incendi. La selezione delle specie arboree per resistere a venti più elevati dovrebbe essere prevista nelle zone soggette a tempeste (Blackwood et al., 2022).

L'attuazione di misure strutturali per l'intero sistema ferroviario spesso non è fattibile sia per ragioni economiche che per aspetti di tutela della natura e del paesaggio. Vi è pertanto una forte necessità di ulteriori misure (non strutturali) di riduzione del rischio, quali la fornitura di sistemi di allarme rapido, il reindirizzamento del traffico, orari alternativi, la sostituzione intelligente dei servizi (ad esempio il trasporto con autobus), una maggiore interconnettività tra i diversi modi di trasporto (multimodalità).  Inoltre, fornire informazioni in tempo reale ai passeggeri è fondamentale. 

L'adeguamento dell'infrastruttura ferroviaria fa anche parte delle soluzioni per garantire la continuità delle catene di approvvigionamento per le imprese e il settore industriale. I rischi comuni che minacciano la continuità della catena di approvvigionamento in relazione ai trasporti comprendono ritardi o interruzioni dei servizi di trasporto essenziali causati da eventi meteorologici estremi, instabilità delle ferrovie e incidenti. L'interruzione della catena di approvvigionamento potrebbe infine generare un aumento dei costi. Ciò può avere un impatto sull'acquirente, sul fornitore o sull'intera catena di approvvigionamento. Garantire la resilienza delle ferrovie è fondamentale anche per garantire la connettività delle destinazioni nelle regioni turistiche, contribuendo così anche allo sviluppo economico di questo settore. 

Di norma, le imprese ferroviarie che operano a livello nazionale gestiscono l'attuazione di misure volte ad aumentare la resilienza del trasporto ferroviario.  Questi attori sono sostenuti da pubbliche amministrazioni che operano a livello regionale, nazionale o anche europeo (ad esempio la DG MOVE della Commissione europea). che forniscono sostegno legislativo, amministrativo e finanziario alle attività di adattamento. Le aziende specializzate nella progettazione e costruzione di trasporti svolgono l'attuazione tecnica delle misure. . Tutte queste parti interessate sono supportate da istituti di ricerca e consulenza che forniscono valutazione delle vulnerabilità, definizione delle priorità delle misure, studi di fattibilità e analisi costi-benefici. Anche gli attori che forniscono previsioni meteorologiche e sistemi di allarme rapido (ad esempio UBIMET in Austria) sono importanti portatori di interessi da coinvolgere. Alcuni studi hanno rivelato un basso livello di consapevolezza dei problemi legati ai cambiamenti climatici tra i gestori delle ferrovie e le parti interessate, che può ostacolare l'adattamento.

A causa della lunga durata dell'infrastruttura ferroviaria, l'attuazione di misure di adattamento rientra nel processo generale di sviluppo e/o modernizzazione delle ferrovie. Più in generale, dovrebbe essere incorporato nelle strategie di trasporto a lungo termine, nell'ambito delle quali il trasporto ferroviario dovrebbe svolgere un ruolo importante. Ciò può garantire la disponibilità delle risorse finanziarie necessarie. Oltre alla mancanza di fondi, altri fattori che possono ostacolare lo sviluppo e l'adattamento delle ferrovie sono legati a possibili conflitti con gli obiettivi di protezione ambientale, principalmente legati alla frammentazione del paesaggio, e a possibili conflitti con le comunità locali preoccupate per l'aumento dell'inquinamento acustico e del consumo di suolo.

Le misure di adattamento più vantaggiose sono quelle che offrono sinergie con altre misure che portano a benefici aggiuntivi, ad esempio contribuendo alla mitigazione dei cambiamenti climatici, promuovendo lo sviluppo sostenibile e migliorando la protezione della biodiversità. In questa prospettiva si potrebbero utilizzare soluzioni basate sulla natura per adattare il sistema ferroviario in vari modi. Alcuni alberi resistono a velocità del vento più elevate di altri, piccoli corsi d'acqua serpeggianti potrebbero tamponare i livelli elevati dell'acqua meglio dei sistemi di drenaggio artificiali e la selezione di vegetazione adatta vicino al corridoio ferroviario potrebbe ridurre il rischio di incendi.

Le misure che comportano effetti negativi sull'ambiente non dovrebbero essere prese in considerazione, a meno che non sia richiesto dalle norme di sicurezza. Ad esempio, l'aumento dell'uso di sistemi di condizionamento d'aria per raffreddare gli spazi interni dovrebbe essere limitato il più possibile per limitare la produzione alle emissioni di gas a effetto serra. Le misure volte a ridurre la vulnerabilità alla caduta degli alberi mediante la creazione di corridoi ferroviari più ampi possono essere controproducenti per altri obiettivi. Un corridoio più ampio può comportare maggiori differenze di temperatura nella zona del binario. Ciò potrebbe mettere in discussione gli obiettivi futuri di ridurre la vulnerabilità agli incendi o alla flessione delle rotaie, a meno che tali problemi non siano affrontati.

Il principale vantaggio delle misure di adattamento è l'infrastruttura ferroviaria e il funzionamento resilienti ai cambiamenti climatici, che garantiscono la connettività della rete di trasporto con implicazioni per la prosperità economica e il benessere. Inoltre, i benefici ausiliari delle misure di adattamento sono i contributi allo sviluppo sostenibile e alla mitigazione dei cambiamenti climatici (il passaggio alla modalità di trasporto su rotaia porta a una riduzione delle emissioni di gas a effetto serra). Inoltre, oltre alle sinergie ambientali e ai benefici collaterali delle misure di adattamento, sono auspicabili. Ad esempio, le misure di protezione strutturale possono, oltre a proteggere il binario ferroviario, proteggere anche gli insediamenti o altre infrastrutture come le strade o l'approvvigionamento energetico. In termini economici, le ferrovie sono infrastrutture di trasporto fondamentali non solo per la mobilità dei residenti e dei turisti dell'UE, ma anche per il trasporto sostenibile di merci all'interno dei paesi e tra di essi. Le emissioni di carbonio prodotte dal trasporto ferroviario sono solo una frazione delle emissioni prodotte da altre opzioni di trasporto merci (SEE, 2021). Le azioni di adattamento volte a preservare l'operatività a medio e lungo termine della rete ferroviaria europea sono pertanto cruciali anche per la vitalità e la sostenibilità del settore del trasporto merci europeo e per le industrie che spediscono le loro merci per ferrovia.

I costi variano in modo coerente a seconda delle misure selezionate, della loro concezione specifica, della portata dell'applicazione, delle condizioni specifiche della località in cui le misure sono attuate, delle sfide climatiche affrontate e di molti altri fattori. I costi economici comprendono il costo degli impatti diretti sui beni infrastrutturali, il costo dei ritardi e delle cancellazioni dei trasporti dovuti a condizioni meteorologiche estreme e il costo delle azioni di adattamento. Diversi studi quantificano i costi economici dei cambiamenti climatici sulle ferrovie. Confrontando questi risultati è stato trovato abbastanza impegnativo. Ciò è dovuto all'uso di diversi modelli climatici, scenari climatici, periodi di tempo futuri, metodologie di valutazione, ambito geografico, ecc.

Inoltre, il più ampio costo socioeconomico delle perturbazioni dei trasporti è raramente quantificato. Può comprendere una ridotta capacità di trasporto di beni essenziali e una minore attrattiva turistica delle destinazioni (Palin et al., 2021). Con l'aumento degli eventi e dei rischi legati al clima, è ragionevole attendersi un aumento dei costi per mantenere una rete sicura e funzionale, ricostruire le infrastrutture danneggiate o distrutte e coprire una maggiore gestione delle imprese (Agenzia dell'UE per le ferrovie, 2024).

I costi sono principalmente a carico della società ferroviaria; il cofinanziamento può provenire dal bilancio pubblico, dagli strumenti finanziari europei e da altre fonti. I partenariati pubblico-privato possono svolgere un ruolo nel finanziamento delle misure di adattamento delle infrastrutture e dei servizi ferroviari. Ad esempio, la società ferroviaria austriaca ÖBB ha adottato una strategia di riduzione del rischio basata su un monitoraggio meteorologico avanzato e su un sistema di allarme rapido (infra:wetter). È gestita congiuntamente da ÖBB e dal servizio meteorologico privato UBIMET GmbH (cfr. il caso di studio Building railway transport resilience to Alpine hazards).

Il trasporto internazionale per ferrovia è disciplinato da diverse convenzioni intergovernative e all'interno dell'Unione europea da diversi regolamenti e direttive dell'UE.

A livello dell'UE, un importante documento politico, il Libro bianco del 2011 (Tabella di marcia verso uno spazio unico europeo dei trasporti), ha proposto un approccio ambizioso per superare le carenze individuate in materia di mobilità nell'UE. Tra le varie azioni, ha inoltre riconosciuto la necessità di affrontare le sfide poste dai cambiamenti climatici rafforzando la resilienza climatica per l'infrastruttura nel suo complesso.

Dal 2020 la strategia per una mobilità sostenibile e intelligente, insieme a un piano d'azione di 82 misure, disciplina il futuro dei trasporti dell'UE in linea con l'ambizione del Green Deal europeo e con gli obiettivi della strategia digitale dell'UE. La mobilità resiliente è un obiettivo fondamentale della strategia dell'UE per una mobilità sostenibile e intelligente. Per salvaguardare la continuità dei trasporti, le azioni comprendono l'istituzione di uno o più piani di emergenza in caso di crisi per il settore dei trasporti, l'ammodernamento (a prova di clima) delle infrastrutture di trasporto fisiche e digitali, l'interoperabilità tra i diversi modi di trasporto e il rafforzamento della rete TEN-T. Un obiettivo strategico fondamentale dell'UE è rafforzare la multimodalità, garantire una migliore integrazione dei modi di trasporto e stabilire l'interoperabilità a tutti i livelli del sistema dei trasporti (Agenzia dell'UE per le ferrovie, 2024). Il regolamento TEN-T impone che i progetti di "interesse comune" dimostrino la resilienza ai cambiamenti climatici. In particolare, impone ai gestori dell'infrastruttura di valutare la vulnerabilità ai cambiamenti climatici (alluvioni, ondate di calore) e di attuare misure di adattamento per proteggere gli investimenti pubblici.

Il tempo tipico necessario per l'attuazione delle misure tecniche è di diversi anni (circa 2-5 anni). L'attuazione delle misure operative, tuttavia, deve essere rapida e reagire prontamente alle perturbazioni causate da eventi estremi. La fornitura di previsioni meteorologiche e sistemi di allarme rapido è continua.

La durata delle misure tecniche dovrebbe essere conforme alla durata dell'infrastruttura ferroviaria stessa, che è di diversi decenni.