Modellazione bidimensionale della propagazione nell'entroterra della inondazione da mare negli scenari dei previsti cambiamenti climatici

Le ricerche di carattere eustatico, mareografico, climatico, archeologico e geocronologico, sviluppatesi soprattutto nell’ultimo ventennio, hanno messo in evidenza che gran parte delle piane costiere italiane risulta soggetta al rischio di allagamento per ingressione marina dovuta alla risalita relativa del livello medio del mare. Tale rischio è la conseguenza dell’interazione tra la presenza di elementi antropici e fenomeni di diversa natura, spesso difficilmente discriminabili e quantificabili, caratterizzati da magnitudo e velocità molto diverse tra loro. Tra le cause preponderanti che determinano l’ingressione marina possono essere individuati alcuni fenomeni naturali, climatici e geologici, i quali risultano fortemente influenzati dalle attività umane soprattutto a partire dal XX secolo. Tra questi si individuano: - la risalita del livello del mare, principalmente come conseguenza del superamento dell’ultimo acme glaciale e dello scioglimento delle grandi calotte continentali; - la subsidenza. Vaste porzioni delle piane costiere italiane risultano soggette a fenomeni di subsidenza. In certe zone questa assume proporzioni notevoli: per la fascia costiera emiliano-romagnola si registrano ratei compresi tra 1 e 3 cm/anno. Tale subsidenza è spesso il risultato della sovrapposizione tra fenomeni naturali (neotettonica, costipamento di sedimenti, ecc.) e fenomeni indotti dall’uomo (emungimenti delle falde idriche, sfruttamento di giacimenti metaniferi, escavazione di materiali per l’edilizia, ecc.); - terreni ad elevato contenuto organico: la presenza di depositi fortemente costipabili può causare la depressione del piano di campagna come conseguenza di abbassamenti del livello della falda superficiale (per drenaggi, opere di bonifica, emungimenti), dello sviluppo dei processi di ossidazione e decomposizione nei terreni stessi, del costipamento di questi sotto il proprio peso, della carenza di nuovi apporti solidi conseguente alla diminuita frequenza delle esondazioni dei corsi d’acqua; - morfologia: tra i fattori di rischio rientra l’assetto morfologico della piana e, in particolare il tipo di costa (lidi, spiagge, cordoni dunari in smantellamento, ecc. ), la presenza di aree depresse o comunque vicine al livello del mare (fino a 1-2 m s.l.m.), le caratteristiche dei fondali antistanti (batimetria, profilo trasversale, granulometria dei sedimenti, barre sommerse, assenza di barriere biologiche, ecc.); - stato della linea di costa in termini di processi erosivi dovuti ad attività umane (urbanizzazione del litorale, prelievo inerti, costruzione di barriere, ecc.) o alle dinamiche idro-sedimentarie naturali cui risulta soggetta (correnti litoranee, apporti di materiale, ecc. ). Scopo del presente studio è quello di valutare la probabilità di ingressione del mare nel tratto costiero emiliano-romagnolo del Lido delle Nazioni, la velocità di propagazione del fronte d’onda, facendo riferimento allo schema idraulico del crollo di una diga su letto asciutto (problema di Riemann) basato sul metodo delle caratteristiche, e di modellare la propagazione dell’inondazione nell’entroterra, conseguente all’innalzamento del medio mare . Per simulare tale processo è stato utilizzato il complesso codice di calcolo bidimensionale Mike 21. La fase iniziale di tale lavoro ha comportato la raccolta ed elaborazione mediante sistema Arcgis dei dati LIDAR ed idrografici multibeam , grazie ai quali si è provveduto a ricostruire la topo-batimetria di dettaglio della zona esaminata. Nel primo capitolo è stato sviluppato il problema del cambiamento climatico globale in atto e della conseguente variazione del livello marino che, secondo quanto riportato dall’IPCC nel rapporto del 2007, dovrebbe aumentare al 2100 mediamente tra i 28 ed i 43 cm. Nel secondo e terzo capitolo è stata effettuata un’analisi bibliografica delle metodologie per la modellazione della propagazione delle onde a fronte ripido con particolare attenzione ai fenomeni di breaching delle difese rigide ed ambientali. Sono state studiate le fenomenologie che possono inficiare la stabilità dei rilevati arginali, realizzati sia in corrispondenza dei corsi d’acqua, sia in corrispondenza del mare, a discapito della protezione idraulica del territorio ovvero dell’incolumità fisica dell’uomo e dei territori in cui esso vive e produce. In un rilevato arginale, quale che sia la causa innescante la formazione di breccia, la generazione di un’onda di piena conseguente la rottura è sempre determinata da un’azione erosiva (seepage o overtopping) esercitata dall’acqua sui materiali sciolti costituenti il corpo del rilevato. Perciò gran parte dello studio in materia di brecce arginali è incentrato sulla ricostruzione di siffatti eventi di rottura. Nel quarto capitolo è stata calcolata la probabilità, in 5 anni, di avere un allagamento nella zona di interesse e la velocità di propagazione del fronte d’onda. Inoltre è stata effettuata un’analisi delle condizioni meteo marine attuali (clima ondoso, livelli del mare e correnti) al largo della costa emiliano-romagnola, le cui problematiche e linee di intervento per la difesa sono descritte nel quinto capitolo, con particolare riferimento alla costa ferrarese, oggetto negli ultimi anni di continui interventi antropici. Introdotto il sistema Gis e le sue caratteristiche, si è passati a descrivere le varie fasi che hanno permesso di avere in output il file delle coordinate x, y, z dei punti significativi della costa, indispensabili al fine della simulazione Mike 21, le cui proprietà sono sviluppate nel sesto capitolo.

Geomorfologia della piattaforma continentale della Sardegna nord-orientale

La piattaforma continentale della Sardegna nord-orientale si sviluppa sul margine passivo del bacino tirrenico di retroarco. Tramite i dati forniti da strumenti geofisici, quali l’ecoscandaglio a fascio multiplo (Multibeam) e i profili sismici Chirp Sub-bottom, è stato possibile lo studio di piattaforma, a profondità compresa tra 10 m e 135 m, ed interpretare la genesi di morfologie riferibili a processi sedimentari o strutture al di sotto del fondale marino. La piattaforma è stata tripartita in interna, centrale ed esterna e suddivisa in due aree (Area 1 e Area 2), per garantire una descrizione più dettagliata. La parte interna della piattaforma è la più ricca di elementi geomorfologici quali sistemi barriera-laguna, corpi sedimentari interpretati come frecce litorali (spit) sommersi, che si presentano singole o come sequenze che tendono a migrare verso l’attuale linea di costa della Sardegna. La porzione di piattaforma centrale ed esterna, invece, presenta una quantità modesta di morfologie. Nell’Area 2, la più meridionale, è stata individuata un’antica valle fluviale collegata alla sua estremità con quello che era il corrispondente delta o paleo-delta. Tramite i profili sismici CHIRP è stato osservato il basamento affiorante sul fondale marino ricondotto con il basamento ercinico che affiora nella zona a terra della Sardegna nord-orientale. Nell’insieme, tutti gli elementi interpretati, sono stati ricondotti a una piattaforma relitta costituita da antichi sistemi costieri oramai sommersi, sviluppati durante l’ultima trasgressione. In particolare nella zona più interna si è osservata una correlazione tra lo sviluppo di estesi sistemi costieri e i periodi di rallentamento della risalita del livello marino durante l’Olocene.

Geomorfologia della piattaforma continentale nella Baia di Milazzo (NE Sicilia) e relazioni tra l'assetto morfo-tettonico ed idrografico e le testate dei canyon sottomarini attuali

In questo studio vengono misurati e descritti nel dettaglio i canali sottomarini che si sviluppano sulle testate dei canyon presenti nella Baia di Milazzo (NE Sicilia) attraverso sezioni sismiche a riflessione e dati batimetrici di tipo Multibeam. In base alla creazione della carta geomorfologica della piattaforma continentale che copre l'intera area di studio (31 km2) ed alla correlazione dei profili sismici è stato possibile formulare ipotesi sulle dinamiche in atto nell'evoluzione geomorfologica delle testate dei canyon dell'area. L'evoluzione e la posizione attuale delle testate dei canyon sono condizionate dall'intensa attività tettonica della Sicilia nord-orientale caratterizzata da un forte uplift. Sono anche state descritte le relazioni tra l'assetto tettonico e le dinamiche fluviali poiché queste contribuiscono ai fenomeni osservati in ambiente sottomarino. Si è visto infine che le testate dei canyon sono in arretramento e che ciò produce un forte disequilibrio nel bilancio sedimentario delle spiagge dell'area causandone l'erosione.

Studio morfo-batimetrico dei canali distributori del delta del Po di Pila

In questa tesi sono state analizzate, a partire da dati batimetrici ad alta risoluzione ottenuti tramite tecnologia multibeam, le morfologie caratteristiche dei tre canali tributari del Delta del Po di Pila: Busa di Dritta, Busa di Tramontana, Busa di Scirocco. Lo studio è stato effettuato col software Global Mapper, che ha permesso la mappatura e l’analisi morfometrica dei principali elementi morfologici osservati, ovvero aree depresse, zone con presenza di forme di fondo, zone a fondo piano e depositi da instabilità gravitativa sulle sponde dei canali. La loro distribuzione nei vari tratti dei canali è stata messa in relazione alle caratteristiche morfologiche e idrauliche del tratto fluviale e ai processi erosivi e deposizionali che interessano i tre canali ad intensità variabile, nell’ambito dell’evoluzione molto recente di questa porzione del delta. I risultati di questo studio indicano come l’utilizzo in ambito fluviale delle più recenti tecniche di acquisizione dei dati batimetrici multibeam possa costituire la base per un dettagliato studio delle morfologie fluviali e delle dinamiche ad esse associate.

Analisi dei depositi trasgressivi ed olocenici in un settore della piattaforma continentale della Sicilia Settentrionale

La morfologia della piattaforma continentale della Sicilia Settentrionale è il risultato dell'assetto geodinamico della zona e delle più recenti fluttuazioni glacioeustatiche del livello marino.Oggetto di questa tesi è stato lo studio degli elementi geomorfologici sommersi, risalenti all’ultima trasgressione marina, e del cuneo sedimentario olocenico da cui sono sepolti. Tramite i dati forniti da strumenti geofisici, quali l’ecoscandaglio a fascio multiplo (Multibeam) e i profili sismici Chirp Sub-bottom, è stato possibile lo studio di tali elementi e la redazione di due mappe che riportano le isobate delle profondità della superficie di massima ingressione marina e degli isospessori del cuneo olocenico di stazionamento alto. I depositi, nel corso del lavoro, sono stati suddivisi per facilitare la loro descrizione. L'analisi dei depositi trasgressivi ha permesso il riconoscimento di elementi morfologici quali frecce litorali (spit), isole barriera (barrier island), sistemi barriera-laguna e un sistema deltizio sommerso. Queste elementi sono stati ricondotti dunque ad una piattaforma relitta, ormai sommersa, le cui morfologie sono state plasmate dall'ultima trasgressione marina. Grazie ai profili chirp subbottom è stato inoltre possibile riconoscere un basamento carbonatico Meso-Cenozoico con un area di 23 km². I depositi olocenici di stazionamento alto occupano circa l'88% della superficie della piattaforma analizzata. Gli spessori maggiori, corrispondenti a 25m, sono stati riscontrati in prossimità della costa da cui degradano verso nord fino ad estinguersi. L'estensione del cuneo olocenico risulta essere influenzata dalle correnti, che trasportano i sedimenti verso est, dalla presenza degli alti morfologici, in prossimità della cui superficie i sedimenti si arrestano, e dall'apporto fluviale fornito dalle fiumare che sfociano nella zona analizzata. Quest'ultimo è il fattore che influenza maggiormente lo spessore del cuneo. Nelle aree di piattaforma prossime alle foci fluviali inoltre è stata riscontrata la deposizione di materiali grossolani che lateralmente sfumano a fini attraverso contatti eteropici.

Mappatura degli habitat e degli oggetti antropici della laguna di Venezia

L’utilizzo del Multibeam Echo sounder (MBES) in ambienti di transizione poco profondi, con condizioni ambientali complesse come la laguna di Venezia, è ancora in fase di studio e i dati biologici e sedimentologici inerenti ai canali della laguna di Venezia sono attualmente scarsi e datati in letteratura. Questo studio ha lo scopo di mappare gli habitat e gli oggetti antropici di un canale della laguna di Venezia in un intervallo di profondità tra 0.3 e 20 m (Canale San Felice) analizzando i dati batimetrici e di riflettività (backscatter) acquisiti da ISMAR-Venezia nell’ambito del progetto RITMARE. A tale scopo il fondale del canale San Felice (Venezia) è stato caratterizzato dal punto di vista geomorfologico, sedimentologico e biologico; descrivendo anche l’eventuale presenza di oggetti antropici. L’ecoscandaglio utilizzato è il Kongsberg EM2040 Dual-Compact Multibeam in grado di emettere 800 beam (400 per trasduttore) ad una frequenza massima di 400kHZ e ci ha consentito di ricavare ottimi risultati, nonostante le particolari caratteristiche degli ambienti lagunari. I dati acquisiti sono stati processati tramite il software CARIS Hydrographic information processing system (Hips) & Sips, attraverso cui è possibile applicare le correzioni di marea e velocità del suono e migliorare la qualità dei dati grezzi ricavati da MBES. I dati sono stati quindi convertiti in ESRI Grid, formato compatibile con il software ArcGIS 10.2.1 (2013) che abbiamo impiegato per le interpretazioni e per la produzione delle mappe. Tecniche di ground-truthing, basate su riprese video e prelievi di sedimento (benna Van Veen 7l), sono state utilizzate per validare il backscatter, dimostrandosi molto efficaci e soddisfacenti per poter descrivere i fondali dal punto di vista biologico e del substrato e quindi degli habitat del canale lagunare. Tutte le informazioni raccolte durante questo studio sono state organizzate all’interno di un geodatabase, realizzato per i dati relativi alla laguna di Venezia.

Habitat use of migrating dwarf minke whales (Balaenoptera acutorostrata subspecies) in Tasmanian waters

The Great Barrier Reef hosts the only known reliable aggregation of dwarf minke whale (Balaenoptera acutorostrata subspecies) in Australian waters. While this short seasonal aggregation is quite predictable, the distribution and movements of the whales during the rest of their annual cycle are poorly understood. In particular, feeding and resting areas on their southward migration which are likely to be important have not been described. Using satellite telemetry data, I modelled the habitat use of seven whales during their southward migration through waters surrounding Tasmania. The whales were tagged with LIMPET satellite tags in the GBR in July 2013 (2 individuals) and 2014 (5 individuals). The study area around Tasmania was divided into 10km² cells and the time spent by each individual in each cell was calculated and averaged based on the number of animals using the cell. Two areas of high residency time were highlighted: south-western Bass Strait and Storm Bay (SE Tasmania). Remotely sensed ocean data were extracted for each cell and averaged temporally during the entire period of residency. Using Generalised Additive Models I explored the influence of key environmental characteristics. Nine predictors (bathymetry, distance from coast, distance from shore, gradient of sea surface temperature, sea surface height (absolute and variance), gradient of current speed, wind speed and chlorophyll-a concentration) were retained in the final model which explained 68% of the total variance. Regions of higher time-spent values were characterised by shallow waters, proximity to the coast (but not to the shelf break), high winds and sea surface height but low gradient of sea surface temperature. Given that the two high residency areas corresponded with regions where other marine predators also forage in Bass Strait and Storm Bay, I suggest the whales were probably feeding, rather than resting in these areas.

Evoluzione a medio e breve termine di un tratto del litorale di Senigallia

Il litorale di Senigallia si sviluppa ai due lati del porto ed è caratterizzato da una costa bassa e sabbiosa, che già nei decenni passati ha risentito dell’influenza del porto nel tratto sottocorrente, in cui sono state installate delle opere di difesa. Nei primi anni del 2000 il porto ha subito ulteriori modifiche con possibili altri impatti sulla spiaggia emersa e sommersa. In tale ambito, la ditta Geomarine S.r.l. di Senigallia, su commissione del Comune di Senigallia, ha eseguito dei rilievi topo-batimetrici su un tratto del litorale del medesimo Comune dal 2009 al 2015. In questo lavoro di tesi ho partecipato personalmente alla campagna di misura del 2015. Per le indagini nella spiaggia sommersa è stata utilizzata una strumentazione Singlebeam e Multibeam mentre per i rilievi topografici è stato utilizzato un sistema GPS-NRTK. Con i dati acquisiti, elaborati e processati, è stato costruito un DTM con una carta delle isoipse e isobate dell’area. Allo scopo di integrare la ricostruzione morfologica ottenuta per l’area con informazioni sul sedimento presente, sono stati realizzati dei campionamenti lungo gli stessi transetti adottati in precedenti campagne sedimentologiche svolte dalla Regione Marche. I campioni sono stati successivamente sottoposti ad un’analisi granulometrica e i risultati confrontati tra loro e con quelli raccolti nei decenni precedenti. I risultati dei rilievi topo-batimetrici sono stati, infine, confrontati tra loro sui diversi intervalli temporali di acquisizione, per comprendere l’evoluzione del tratto di costa studiato nel breve termine e come i fattori naturali e antropici possano aver influito sui cambiamenti osservati. Per inquadrare l’evoluzione dell’area d’interesse su un arco temporale più ampio (1955-2015) si è poi effettuata un’analisi semi-qualitativa/quantitativa dell’andamento nel medio termine della linea di riva a partire da foto aeree.

Rilievo geofisico del Lago di Cavazzo (o dei tre comuni), Friuli Venezia Giulia Settentrionale

Il Lago di Cavazzo (o dei Tre Comuni) è il più esteso lago naturale del Friuli Venezia Giulia. Situato nelle Prealpi Carniche, in provincia di Udine, è ubicato in un’antica valle scavata in epoca pre – glaciale dal fiume Tagliamento, che oggi scorre circa 3 km ad Est. A partire dagli anni ’40, la S.A.D.E. (ora Edipower) ottenne le concessioni per la costruzione di una serie di impianti idroelettrici in tutto il Friuli Venezia Giulia che nel 1954 portò alla realizzazione della Centrale idroelettrica di Somplago, costruita in caverna lungo la sponda Nord – occidentale del lago. La Centrale turbina le acque di scarico provenienti dai bacini di accumulo superiori («Lumiei», «Ambiesta») e da altre prese minori sul Tagliamento, immettendo a sua volta le acque turbinate all’interno del lago di Cavazzo tramite galleria. Dai dati disponibili in letteratura, dalle cronache e dai resoconti riportati dalla popolazione locale, l’attività della Centrale ha notevolmente influenzato l’equilibrio di questo ambiente, in termini geologici, biologici ed idrologici, soprattutto a causa dell’enorme volume di acqua fredda (e relativi sedimenti) scaricata, delle continue variazioni di livello dell’acqua per regolarne il volume di invaso e dello scavo del canale emissario, localizzato nell’estremità meridionale. Nel Maggio 2015 l’ISMAR – CNR di Bologna ha effettuato un rilievo geofisico del lago, tramite tecniche non distruttive di ecografia e sismica a riflessione, in grado di analizzare la stratigrafia superficiale e la distribuzione degli apporti sedimentari, con lo scopo di quantificare da questo punto di vista l’impatto della Centrale sul lago. I dati acquisiti, che comprendono profili sismici ad alta risoluzione, profili batimetrici single/multi – beam ed immagini side – scan sonar, sono stati successivamente elaborati per realizzare varie mappe tematiche (morfobatimetria, riflettività, gradiente topografico e spessore dei sedimenti penetrabili dal segnale sismico) che hanno permesso di descrivere l’attuale assetto deposizionale del lago. Sono stati inoltre effettuati alcuni carotaggi in vari punti della conca lacustre, al fine di quantificare il tasso di sedimentazione e le caratteristiche fisiche dei depositi. Scopo di questo lavoro di Tesi è stato analizzare, interpretare e discutere in una prospettiva di evoluzione ambientale del lago i dati geofisici e geologici raccolti nell’ambito della campagna del Maggio 2015 e reperiti in bibliografia.