WP 1.2 Risorse idriche sotterranee in ambiente montano e pedemontano

L'elevata sensibilità delle regioni montane ai cambiamenti climatici espone il ciclo idrologico di questo ambiente a variazioni significative, con conseguenze in termini di disponibilità idrica e processi idro-geomorfologici. Questi effetti nelle regioni montane influenzano anche gli ecosistemi naturali e le attività umane a valle, amplificando così la necessità di conoscenza delle risorse idriche montane per affrontare e mitigare possibili problemi legati alla loro evoluzione. Nel WP 1.2 sono stati considerati diversi aspetti del ciclo dell'acqua in ambiente montano, tra cui la dinamica dei sistemi di acque sotterranee e il monitoraggio delle variabili idrologiche e dei processi geomorfologici.

Attività svolte

• Task 1.  Questo Task è stato dedicato agli aspetti quantitativi e alle caratteristiche fisico-chimiche delle acque sotterranee, includendo l'analisi dell'evoluzione di questa risorsa nel tempo in relazione alle condizioni meteo-climatiche e facendo riferimento a tre principali sistemi acquiferi in aree montane e pedemontane dell'Italia centrale e settentrionale. I sistemi selezionati si estendono nell'Appennino centrale e settentrionale (rispettivamente sistemi del Monte Amiata e delle Alpi Apuane) e in zone alpine (sistema pedemontano delle Alpi occidentali). Questi si contraddistinguono per le diverse condizioni idrodinamiche e climatiche al contorno, fornendo così un'ampia casistica di comportamento delle acque sotterranee e di tipologie di approccio di indagine e di analisi dei dati da adottare. In effetti, uno degli obiettivi è stato quello di fornire approcci di lavoro come strategie di riferimento per lo studio delle falde acquifere montane.

• Task 2. Questa parte di attività è stata dedicata all'analisi del ciclo idrologico in siti specifici delle Alpi e dell'Appennino, con particolare riferimento alla conoscenza del processo di generazione del deflusso superficiale e al verificarsi di eventi geomorfologici in relazione alle condizioni idro-climatiche. Per incrementare le conoscenze sui meccanismi di generazione del deflusso idrico superficiale, la principale attività del progetto è consistita nella realizzazione di un Database Idrologico su Bacini Appenninici (DIBA), quale componente del ‘Network of Excellence’ per il monitoraggio delle aree montuose. Il database raccoglie in un ambiente WEB-GIS i dati idro-meteorologici di numerose stazioni di due bacini appenninici: il Fiume Magra (1698 km²), in Italia nord-occidentale, e l’Alto Fiume Chiascio (460 km²), in Italia centrale. Inoltre, sono stati condotti studi finalizzati alla valutazione dell’adeguatezza della rete di monitoraggio esistente, alla modellazione idrologica in continuo dei due bacini di studio, alla valutazione dell’impatto dei cambiamenti climatici sul regime delle onde di piena e al rilievo post-evento di piene rapide. In relazione agli aspetti geomorfologici, questo task è stato dedicato all’analisi di serie temporali della deformazione della superficie del suolo che rappresentano un'importante informazione per analizzare eventuali cambiamenti della deformazione stessa nel tempo. In questo contesto, l'attività principale sviluppata durante il progetto è stata indirizzata alla raccolta di serie temporali di deformazione del terreno ottenute mediante tecniche di monitoraggio in-situ e telerilevamento. Il lavoro si è concentrato su alcune aree di studio, distribuite nel territorio delle Alpi e dell'Appennino, tra cui: i) due siti di test nel territorio alpino, le frane di Gardiola e Grange Orgiera (Piemonte); ii) due siti di test nel territorio appenninico, Montaldo di Cosola (Piemonte) e Ivancich Frane (Umbria); e iii) il territorio della regione Valle d'Aosta.

Risultati ottenuti

Acque sotterranee – I sistemi acquiferi inclusi nel progetto sono stati esaminati da diversi punti di vista, considerando le caratteristiche geologiche, idrogeologiche e idrauliche-idrodinamiche, nonché la chimica e la firma isotopica che caratterizzano le acque sotterranee. Questo approccio integrato ha guidato la definizione dei modelli concettuali degli acquiferi, comprensivi del tipo di rocce che ospitano le acque sotterranee e le loro proprietà idrauliche, la distribuzione del flusso idrico in acquifero, l'evoluzione stagionale della quantità della risorsa e la qualità chimica delle acque. L'analisi statistica eseguita su serie di dati provenienti da stazioni di monitoraggio ha evidenziato alcune tendenze negli ultimi decenni, sia per la quantità (livelli piezometrici, portata delle sorgenti) che per la qualità (concentrazione dei composti chimici) delle acque sotterranee. Sono stati inoltre sviluppati modelli numerici riferiti alla quantità delle acque sotterranee, seguendo approcci diversi in base al modello concettuale e al comportamento idrodinamico dei diversi acquiferi. Per l’acquifero pedemontano alpino, è stato implementato e calibrato un modello fisicamente-basato su un'ampia area, giungendo quindi alla valutazione dei diversi termini del bilancio delle acque sotterranee e loro evoluzione nel tempo. Per gli acquiferi dell'Appennino centrale e settentrionale (Alpi Apuane e area del Monte Amiata), sono stati invece elaborati modelli empirici di regressione mediante un approccio statistico, allo scopo di riprodurre l'evoluzione delle portate delle principali sorgenti (portate medie superiori a 400 L / s) in relazione ai parametri idroclimatici (ad es. precipitazioni, temperatura, evapotraspirazione reale e precipitazioni effettive o disponibilità idrica). Metodologie adottate e risultati ottenuti sono ampiamente discussi nei deliverable D1.2A,B.

Idrologia – Il database DIBA è stato realizzato e raccoglie le serie temporali di dati idro-meteorologici di due bacini appenninici (Alto Fiume Chiascio e Fiume Magra). Sono presenti serie temporali registrate da 66 stazioni pluviometriche, 63 stazioni termometriche, 8 stazioni idrometriche, 3 stazioni meteorologiche e una stazione per la misura del contenuto d’acqua nel suolo. I dati sono consultabili in ambiente WEB-GIS e scaricabili. Inoltre, il database raccoglie i dati di pioggia da satellite e le mappe tematiche per le due aree, insieme agli scenari climatici di diversi Global Circulation Models e le misure eseguite durante campagne di monitoraggio di contenuto d’acqua e velocità della corrente nei fiumi. Il progetto ha inoltre prodotto i seguenti risultati: 1) valutazione dell’adeguatezza delle reti di monitoraggio; 2) messa a punto di una modellistica idrologica; 3) analisi dell’impatti dei cambiamenti climatici sulle piene; 4) rilievi post-evento in caso di piena rapida.  

Processi geomorfologici - Per le frane di Gardiola e Grange Orgiera, Montaldo di Cosola e Ivancich e per il territorio della regione Valle d'Aosta, sono state raccolte misure ottenute con tecniche di monitoraggio in-situ, tra cui Stazioni totali, ricevitori GPS, estensimetri, inclinometri. Per Gardiola e Grange Orgiera sono state raccolte misure di spostamento fornite da una rete di monitoraggio permanente dal 2004, costituita da una rete topografica con una stazione totale robotica (LEICA 2003 con riconoscimento automatico dei bersagli ATR). Per le frane di Montaldo di Cosola e di Ivancich sono state raccolte misure di serie temporali di deformazione fornite da inclinometri. Per la frana di Ivancich sono state raccolte anche tutte le misure disponibili delle serie temporali di deformazione del terreno fornite da immagini SAR. Inoltre, per due settori specifici della regione Valle d'Aosta, sono state elaborate nuove mappe di velocità e serie temporali di deformazione del terreno utilizzando il G-POD di Grid Processing On-Demand dell'ESA. In particolare, l'analisi si è concentrata su rock glaciers, che occupano circa il 2% del territorio regionale e rappresentano una diffusa morfologia periglaciale nella regione.