Venezia, la subsidenza e l'eustatismo: oltre il fascino, il monitoraggio | Ingegneri.info

Venezia, la subsidenza e l’eustatismo: oltre il fascino, il monitoraggio

Un recente studio evidenzia una significativa eterogeneità nella perdita di altimetria del suolo rispetto al livello del mare nel vulnerabile ecosistema costiero veneto. Ecco cosa ci hanno detto i ricercatori del Cnr e dell'Università di Padova

Chioggia harbour. Entrance to the Venetian Lagoon
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Da 40 anni l’Istituto di Scienze Marine del Consiglio Nazionale delle Ricerche (Ismar-Cnr) di Venezia e l’Università di Padova sono impegnati nello studio e nel monitoraggio della subsidenza della laguna di Venezia e del delta del Po.

Venezia è, tra le città al mondo, famosa per il fenomeno geologico che la caratterizza, ovvero la perdita di altimetria del suolo rispetto al livello del mare dovuta alla combinazione di subsidenza (abbassamento del terreno) ed eustatismo (innalzamento del mare).

Abbiamo intervistato a questo proposito il Dott. Geol. Luigi Tosi (Istituto di Scienze Marine – Consiglio Nazionale delle Ricerche, Venezia) e l’ing. Pietro Teatini (Dipartimento ICEA – Università di Padova, Padova) con cui abbiamo approfondito i temi legati al loro lavoro e alla recente pubblicazione “Combining L- and X-Band Sar Interferometry to Assess Ground Displacements in Heterogeneous Coastal Environments: The Po River Delta and Venice Lagoon, Italy”.

Il fenomeno di subsidenza ed eustatismo
La subsidenza è il processo di lento abbassamento del terreno (dell’ordine di mm/anno a cm/anno) e quella recente si misura confrontando le quote altimetriche del terreno rilevate in momenti successivi, attraverso livellazioni, GPS e, a partire dagli anni 2000, con le tecniche di interferometria satellitare. Il fenomeno può avere cause:
Naturali sono ad esempio la tettonica, le deformazioni profonde del substrato e la compattazione dei sedimenti.
Antropogeniche sono generalmente legate ad estrazioni di fluidi (idrocarburi e acqua), sviluppo dell’urbanizzazione (carico di edifici e grandi strutture), grandi opere ingegneristiche. La perdita altimetrica può avvenire anche per processi diversi dalla compattazione geomeccanica, quali la salinizzazione dei suoli e l’ossidazione dei terreni torbosi. “È noto, infatti, che le caratteristiche meccaniche dei terreni argillosi sono fortemente influenzate dalla composizione dell’acqua interstiziale; pertanto la diffusione di acque salate in formazioni argillose originariamente sature di acqua dolce comporta una consolidazione della matrice porosa la cui entità, benché dipenda dal tipo di argilla, è comunque significativa. Soprattutto in corrispondenza delle bonifiche idrauliche (antiche paludi e lagune) dove la presenza di terreni torbosi superficiali è generalmente molto diffusa, l’abbassamento del suolo avviene attraverso il processo di ossidazione biochimica del materiale organico presente nel terreno con perdita di massa della componente organica del terreno sotto forma di CO2 rilasciato in atmosfera. Essendo un processo aerobico, l’ossidazione richiede la presenza di ossigeno nel sottosuolo che è generalmente favorita dal mantenimento del livello freatico sufficientemente sotto il piano campagna per consentire le attività agricole e il drenaggio delle aree soggiacenti il livello marino”.

Come cambia il rilievo della subsidenza rispettivamente in aree naturali e in quelle antropiche?
In generale in senso stretto c’è ben poco di naturale lungo la costa adriatica.
Per “naturale” intendiamo le aree prive di strutture antropiche. Le barene delle lagune e le aree umide in generale, ma anche i terreni coltivati in un certo senso. Queste aree sono generalmente di difficile accesso e/o le tecniche di misurazione altimetrica effettuate in sito come la livellazione e il GPS sono impraticabili; anche i sensori satellitari SAR non rispondono in modo adeguato.
La costa nord adriatico occidentale è un complesso sistema transizione terraferma-lagune-delta-estuari-mare dove per studiare i processi idro- geo- morfologici è necessario utilizzare un approccio d’indagine integrato che sia in grado di “fotografare” i processi con continuità spaziale ed elevato dettaglio sia a scala regionale che locale”.

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Immagine del delta di Po e della fascia costiera veneziana: copertura areale delle immagini SAR e delle stazioni permanenti GPS utilizzati nello studio SAR

L’eustatismo è l’innalzamento del livello del mare (oceani) ed è un fenomeno naturale a scala spaziale globale e scala temporale “geologica” che ha subito, nell’ultimo secolo, un’accelerazione repentina ascrivibile a cause antropiche.

Questo fenomeno si valuta attraverso l’analisi di serie storiche di del livello del mare registrate dalle stazioni mareografiche. Tuttavia, è da tener presente che qualora la stazione di misura fosse ubicata in un sito soggetto a subsidenza (o sollevamento tettonico), è necessario eliminare la componente dei movimenti del suolo, Recentemente le variazioni di livello del mare si misurano anche attraverso specifiche piattaforme satellitari.

Il binomio dei due fenomeni, Subsidenza + Eustatismo (Relative Sea Level Rise, RSLR), porta alla perdita altimetrica del suolo rispetto al livello del mare, ovvero le componenti di abbassamento del suolo e di innalzamento del livello marine si sommano. “Per cui se a Venezia la subsidenza media è di 1.5 mm/anno e l’eustatismo dell’Adriatico di 1.2 mm/anno, la perdita altimetrica della città rispetto al livello del mare è di 2.4 mm/anno.
Le proiezioni di aumento del livello marino globale al 2050\2100 sono periodicamente aggiornate da IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) e indicano scenari di eustatismo importanti. Tuttavia, ad oggi in molte zone costiere la subsidenza e la maggiore tra le due componenti del RSLR”.

Qual è la chiave di lettura di questi movimenti?
La chiave di lettura dei movimenti del suolo è sicuramente la conoscenza della geologia-idrogeologia dell’area di indagine, in quanto l’interpretazione del processo di subsidenza deve essere fatta in modo integrato. Fondamentale sono poi i modelli numerici che utilizzano i dati acquisiti e le concettualizzazioni geologiche-idrogeologiche per la simulazione dei processi e la previsione della loro evoluzione.

È asserito, nel vostro studio, che la città di Venezia è caratterizzata da una subsidenza relativamente stabile.Il concetto di stabilità è relativo alla situazione locale. Per Venezia la media di 1-1.5 mm/anno significa una condizione di stabilità; negli anni ’60 i valori di subsidenza erano di oltre 10 mm/anno a causa delle estrazioni di acqua artesiana. Tuttavia l’altimetria della città sia per la sua origine che per la subsidenza indotta negli anni 50-60 è prossima al mare, e quindi ogni mm perso aumenta la sua precarietà, e alla luce degli scenari futuro di SLR, la situazione andrà peggiorando”.

Viene quindi da chiedersi come le recenti costruzioni, ad esempio il Mose, possano o meno inficiare su questo fenomeno.
Le strutture emerse collegate al Mose presentano degli abbassamenti importanti dovuti al peso delle strutture stesse. Questi cedimenti vanno tenuti sotto controllo. L’effetto è certamente locale ma non per questo è meno importante. La stessa funzionalità del MOSE potrebbe essere compromessa in caso di cedimenti differenziali importanti e non previsti”.

Quali sono le caratteristiche e le peculiarità dell’approccio multibanda (combinazione tra banda L ed X) da voi proposto e studiato?
L’approccio multi-banda combina i prodotti interferometrici ottenuti dalla tecnica SAR-PSI (Persistent Scatterer Interferometry) applicata su immagini satellitari in banda X ad elevata risoluzione spaziale nominale pari a 3×3 m con quelli della tecnica SAR-SBAS (Short-Baseline SAR Interferometry) applicata su immagini in banda L a risoluzione spaziale nominale di 5×15 m. La prima consente di individuare punti misurabili sulle singole strutture e aree urbane con elevata densità e precisione di misura, la seconda permette di acquisire informazioni sugli spostamenti del suolo in aree umide e vegetate.
L’aumento del numero di informazioni acquisite con l’approccio multi-banda integrato consente quindi una buona continuità di misurazione nei sistemi costieri complessi caratterizzati da un ambiente molto variabile (aree agricole, lagune, litorali, centri urbani, strutture idrauliche, opere marittime, ecc.) e una più dettagliata quantificazione della magnitudo del processo di subsidenza che si traduce in una più precisa interpretazione delle cause e dei meccanismi che lo controllano”.

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Mappe di combinazione L e X-band e confronto tra misure SAR e GPS

Queste risultanze potrebbero rivelarsi estremamente utili, ad esempio se si devono attuare estrazioni di acqua dolce e idrocarburi dal sottosuolo?
Assolutamente si. Non solo è necessario il monitoraggio durante le fasi di estrazione, ma è necessario anche avere un riferimento “zero” sulla dinamica del suolo locale e regionale precedente alle estrazioni.

Affinchè vi sia un continuo flusso di informazioni, quali aspetti devono essere monitorati e come? Quali sono i possibili scenari?
Innanzitutto è necessario un piano di monitoraggio della subsidenza costiera a livello nazionale che utilizzi le tecniche di interferometria SAR. Oggi queste tecniche sono affidabili in termini di precisione e risoluzione e forniscono una quantità di informazioni che fino agli anni 90’ era impensabile. Tuttavia, è da tenere in considerazione che le misure di movimento del suolo fornite dal SAR sono “relative” e quindi richiedono la conoscenza della storia dei movimenti del suolo in alcuni punti per effettuare la loro calibrazione, trasformandoli in spostamenti “assoluti”. Per la calibrazione dei dati SAR, i riferimenti ottimali sono le stazioni permanenti GPS, dove sono acquisiti in continuo gli spostamenti del suolo nelle tre componenti (Nord, Est e Z). Tuttavia, malgrado oggi ci siano numerose stazioni permanenti GPS, il numero di quelle dedicate alla calibrazione dei dati interferometrici è molto scarso. Purtroppo i GPS raramente garantiscono una buona qualità del dato a causa di discontinuità delle acquisizioni. Sono infatti necessari almeno 4 anni di registrazioni continue GPS per ottenere un dato di movimento del suolo attendibile da poter utilizzare per le calibrazioni dei risultati interferometrici”.

Infine, le amministrazioni (penso ad un ipotetico piano urbanistico del sottosuolo) come potranno utilizzare e rendere fruibili questi dati?
Uno dei primi monitoraggi (2001-2003) che abbiamo eseguito attraverso l’interferometria SAR fu finanziato dall’Agenzia Spaziale Europea (ESA) con lo scopo di sviluppare una metodologia specifica di controllo della subsidenza da affidare agli enti che gestiscono il territorio veneziano. Successive mappature e monitoraggi sono stati inizialmente supportati dalle Amministrazioni (Consorzi di Bonifica, Comuni, Provincie, Magistrato alle Acque). Tuttavia, negli ultimi 5-7 anni, probabilmente per le note ristrettezze economiche, c’è stato un calo di attenzione di varie Amministrazioni nei confronti della subsidenza costiera”.

Chi è l’Ing. Pietro Teatini

Pietro Teatini

Vice-Chair dell’Unesco Working Group on Land Subsidence, ricercatore associato di Ismar-Cnr e co-fondatore di M3E srl, Spin-off dell’Università di Padova, si occupa della modellizzazione e del monitoraggio della subsidenza antropica e dei processi geomeccanici connessi alla produzione e/o stoccaggio di fluidi nel sottosuolo. E’ co-autore de libro Venice Shall Rise Again – Engineered Uplift of Venice through seawater injection e ha pubblicato oltre 200 articoli su riviste ad atti di convegni internazionali.

Chi è il Dott. Geol. Luigi Tosi

Luigi Tosi

Si occupa di geologia costiera applicata e ambientale. i suoi principali interessi scientifici sono i processi idro-geo-morfologici nelle aree costiere di transizione, in particolare subsidenza, innalzamento del livello marino relativo e intrusione salina. le sue ricerche includono la geologia del tardo quaternario, la cartografia geologica e geomorfologica, lo sviluppo di metodologie d’indagine e monitoraggio, anche a supporto di efficaci piani di gestione del territorio. dal 1992 ha partecipato a oltre 70 progetti di ricerca ed è autore di numerosi articoli nelle principali riviste internazionali di geoscienze. Nel progetto nazionale di cartografia geologica e geotematica carg è stato direttore dei fogli “venezia” e “chioggia-malamocco”.

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