Il corso si propone di sviluppare negli studenti la capacità di formulare e risolvere problemi complessi di pianificazione e gestione partecipata e integrata dei sistemi ambientali e delle risorse naturali in condizioni di cambiamento globale, con enfasi sul nesso acqua, energia e cibo, che includono più portatori di interesse. In particolare, il corso integra approfondimenti teorici e metodologici con lo sviluppo di progetti applicativi tratti da esempi reali con il duplice obiettivo di:

• Approfondire le nozioni essenziali di modellistica matematica e i metodi basilari di supporto alle decisioni e alle politiche per la pianificazione e gestione dei sistemi ambientali.

• Mettere lo studente in grado di usare criticamente e coerentemente questi strumenti nella formalizzazione di progetti realistici.

Il corso si propone i seguenti risultati di apprendimento:

Conoscenza e capacità di comprensione
Gli studenti apprenderanno le nozioni essenziali per formulare progetti di pianificazione e gestione dei sistemi ambientali in modo partecipato e inclusivo di tutti gli interessi coinvolti tenendo conto del contesto istituzionale, normativo e fisico.
Gli studenti acquisiranno padronanza nell’elaborazione e utilizzo di basilari modelli matematici descrittivi per il supporto delle decisioni in contesti complessi caratterizzati da interessi eterogenei e conflittuali.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Tramite lo sviluppo di progetti tratti dal mondo reale gli studenti si cimenteranno nell’applicazione degli strumenti e delle tecniche apprese a contesti complessi, imparando a tradurre le nozioni teoriche in pratica e affrontando tutte le tipiche problematiche di tale trasposizione (scarsità e incertezza di dati e informazioni, complessità normativa e istituzionale, limiti e opportunità tecnologiche, ad es. computazionali).

Autonomia di giudizio
Gli studenti apprenderanno a isolare le componenti razionali e obiettive dei processi decisionali in contesto ambientale da quelle soggettive e comportamentali legate alle preferenze dei singoli individui coinvolti in tali processi, gestendo in modo analitico e strutturato le prime e critico le seconde in modo da produrre risultati utili ai fini negoziali.

Abilità communicative
Durante il corso, gli studenti saranno coinvolti in attività progettuali che prevedono la formulazione e soluzione di problemi reali, e la sintesi orale o scritta dei risultati ottenuti in forma efficace per i decisori reali. 

Il corso è organizzato in cinque parti tematiche:

1. PIANIFICAZIONE E GESTIONE INTEGRATA E PARTECIPATA

-       Introduzione ai sistemi ambientali e alle risorse naturali, con particolare riferimento al nesso acqua, energia e cibo in un contesto di cambiamento globale.

-       Come si struttura un processo di pianificazione integrata e partecipata (fasi, attori, strumenti e criticità).

-       Dal processo decisionale ai sistemi di supporto alle decisioni: ruolo della modellistica matematica, della ricerca operativa,  del controllo ottimo e dell’ingegnere/analista.

2. GLI ELEMENTI DI UN PROBLEMA DECISIONALE

-       Come modellizzare le decisioni, i criteri di valutazione, e le preferenze dei portatori d’interesse: dalla realtà alla formalizzazione matematica.

-       Modelli matematici dei processi ambientali: dalle reti causali ai modelli fisicamente basati. Come costruire un modello matematico in modo partecipato e funzionale al problema decisionale da risolvere in termini di complessità e requisiti. Esempi di modelli in diversi contesti ambientali.

-       Modelli multi-componente e modelli integrati.

3. DECIDERE IN CONDIZIONI DI COMPLETA RAZIONALITÀ

-       Il problema di pianificazione e/o gestione: sua formulazione e principali elementi di complessità (variabili di decisione, funzioni obiettivo, caratterizzazione dell’incertezza).

-       Introduzione agli algoritmi per risolvere problemi decisionali ambientali: come scegliere gli algoritmi più adatti alla formulazione del problema vs formulare problemi risolvibili con gli algoritmi a disposizione.

-       Come trattare avversione al rischio dei decisori e dei portatori di interesse.

4. DECIDERE IN CONDIZIONI DI RAZIONALITÀ LIMITATA

-       Scegliere in presenza di obiettivi conflittuali: da una soluzione ottime a tante soluzioni efficienti tra cui scegliere.

-       Introduzione ai modelli decisionali per problemi ambientali multiobiettivo: a-priori vs a-posteriori.

-       Tecniche di visualizzazione spazi obiettivi multidimensionali.

-       Tecniche di negoziazione: interazione tra ingegnere/analista e decisori politici.

-       Introduzione alle pianificazione e gestione in condizioni non stazionarie e cambiamento globale.

5. SVILUPPO DI PROGETTI

I progetti potranno variare di anno in anno. A titolo di esempio:

-       Generazione idroelettrica nel Mar Morto (Israele-Palestina-Giordania).

-       Controllo della salinizzazione nella valle dell'Amu Darya (Asia Centrale).

-       Lo sviluppo del potenziale idroelettrico nel Mekong e i rischi per le popolazioni e l’ecosistema del delta (Sud-Est Asiatico).

-       Mitigazione degli effetti dell’espansione idroelettrica sull’agricoltura di recessione e il pastoralismo nella valle dell’Omo (Etiopia e Kenya).

-       Gestione e pianificazione di sistemi fluviali transfrontalieri in condizioni di cambiamento climatico e socio-economico: il caso del fiume Zambesi.

• SDG6 - CLEAN WATER AND SANITATION
• SDG11 - SUSTAINABLE CITIES AND COMMUNITIES
• SDG13 - CLIMATE ACTION

Nozioni basilari di statistica e di analisi dei sistemi (insegnamento di Modellistica e Simulazione) possono facilitare la comprensione degli argomenti del corso.

L’esame consiste in una prova orale e nello sviluppo di un progetto. La prova orale avrà una durata di circa 30 min durante la quale lo studente dovrà impostare la formulazione e soluzione di un problema di progetto per cui avrà a disposizione  45 min. Il progetto verrà svolto in piccoli gruppi e consisterà nello sviluppo di un progetto reale con Matlab/Python/R.