Rendiconti online Soc. Geol. It., Vol. 8 (2009), 75-78
Clustering radar satellite (PS-InSAR time series) data: geological
interpretations in the Sannio-Irpinia area (Campania, Italy)
F. MATANO (*), G. SCEPI (**) & C. TERRANOVA (*)
ABSTRACT
Analisi di clustering di dati satellitari radar (serie storiche di PS-InSAR):
interpretazioni geologiche nell’area irpino-sannita (Campania, Italia)
Nella nota si descrive un’applicazione di tecniche di clustering su dati
satellitari relativi ai serie storiche di deformazione del suolo. Tali dati sono stati
ottenuti mediante elaborazione con tecnica PS-InSARTM su immagini dei
satelliti ERS1-2 per il periodo 1992-2000. L’area analizzata è compresa tra le
città di Avellino e Benevento in Campania, e si sono ottenute alcune importanti
informazioni sui trend deformativi del suolo presenti nel periodo di misura e
sulla loro distribuzione areale, che è stata interpretata in prospettiva geologica e
sismotettonica.
Key words: PS-InSAR, remote sensing, clustering, Campania.
INTRODUCTION
The ground deformations occurring in the Campania
Region has been investigated in the TELLUS Project (RISI et
alii, 2007; TERRANOVA et alii, 2008; PODIS, 2008) by
applying the Permanent Scatterers Synthetic Aperture Radar
Interferometry (PS-InSARTM; FERRETTI et alii, 2000, 2001) on
ERS 1 and ERS 2 satellites radar images, dated between June
1992 and December 2000.
In this paper, we analyze with a statistical approach a very
large temporal database formed by PS deformation time series,
related to the central sector of Campania between Benevento
and Avellino towns (Fig. 1). We show how, on this data set, a
peculiar clustering algorithm, instead of traditional statistical
analysis, enriches the geological and sismotectonic
interpretability of results.
km and take on the same image every 35 days.
The processing technique developed by the T.R.E. s.r.l., a
POLIMI spin-off company, is based on the identification of
radar benchmarks, named permanent scatterers (PS), which are
stable natural reflectors (rock outcrops, buildings and urban
structures), characterized by stable individual radar-bright and
radar-phase over long temporal series of interferometric SAR
images. This technique has proved to be a powerful tool for
exploring the slow movement of the earth surface both at local
and at regional scale, induced by natural and man-induced
phenomena, such as land subsidence, landslides, seismic faults,
volcanic uplifts and tectonic deformations (COLASANTI et alii,
2003).
Final results of the approach are: a) Map of the identified
PS and their coordinates; b) Deformation rate of PS along the
Line of Sight (LOS) of the satellite (expressed as average
velocity with accuracy between 0.1 and 1 mm/year); c)
Displacement time series of PS (accuracy on single
measurements usually ranging from 1 to 3 mm).
THE PROCESSING TECHNIQUES
The technique PS-InSARTM involves interferometric phase
comparison of several radar images of the same scene taken at
different times along the same orbit by the satellite radar
sensors. ERS 1 and ERS 2 satellites orbit at an elevation of 780
_________________________
(*) Unità n°6 Campania -PODiS -PON ATAS QCS 2000-2006 - Ministero
per l’Ambiente e la Tutela del Territorio e del Mare c/o Ufficio Autorità
Ambientale, Regione Campania, Napoli.
(**) Dipartimento di Matematica e Statistica, Università di Napoli, Napoli.
Lavoro eseguito nell’ambito del progetto TELLUS con il contributo
finanziario del PODiS – MATTM.
Fig. 1 – Clustered PS distribution in the Campania region (provinces
boundaries are also showed).
76
F. MATANO ET ALII
THE PS DATABASE
The database is formed by 18.452 PS characterized by a
coherence value higher than 0.80 with time series made by 72
observations. The average velocities in the direction of the
Line of Sight (LOS) vary between + 5,90 and -15,96 mm/year.
Each PS point is defined by a code, by coordinates (latitude =
north, longitude = east), average velocity of ground
deformation expressed in mm/year (negative rates indicate
subsidence, positive rates indicate uplift along LOS),
coherence value (reliability index of series), and time-series of
displacement data. The distance is centred for each point with
respect to the distance that the same point has with the satellite
in the image termed as master.
complexity and it is robust to the presence of noise and outliers
in the data.
DISCUSSION OF RESULTS
In a first step of our cluster analysis we have applied
different clustering algorithms (hierarchical and not) on our
databases. The results showed in this paper are the groups
obtained by CLARA algorithm (MILONE, 2008).
The clustering analysis of time series related to 18.452 PS
allowed to recognize four different types of ground
deformation trends (Fig. 2 and Tab.1).
CLUSTERING TECHNIQUES
Clustering (KAUFMAN & ROUSSEEUW, 1990) is a division
of data into groups of similar objects. Each group, called
cluster, consists of objects that are similar between themselves
and dissimilar to objects of other groups. Representing data by
fewer clusters necessarily loses certain fine details (akin to
lossy data compression), but achieves simplification. It
represents many data objects by few clusters, and hence, it
models data by its clusters Data modelling puts clustering in a
historical perspective rooted in mathematics, statistics, and
numerical analysis. From a practical perspective clustering
plays an outstanding role in data mining applications such as
scientific data exploration, spatial database applications, Web
analysis and many others. Data mining adds to clustering the
complications of very large datasets with very many attributes
of different types. This imposes unique computational
requirements on relevant clustering algorithms. A variety of
algorithms have recently emerged that meet these requirements
and were successfully applied to real-life data mining
problems. Clustering of sequences or time series is concerned
with grouping a collection of time series (or sequences) based
on their similarity. It is well known that data clustering is
inherently a more difficult task if compared to supervised
classification, in which classes are already identified, so that a
system can be adequately trained. This intrinsic difficulty
worsens if sequential data are considered: the structure of the
underlying process is often difficult to infer, and typically
different length sequences.
The scalability of the clustering algorithms to large data sets
is a very important property but not 'the only one. Handling
outliers, time and space complexity, interpretability of results,
ability to find clusters of irregular shape, are some of the
desirable proprieties concerned with clustering algorithms in a
temporal data mining framework (for a critical review see
SCEPI, 2007). Several and different are the clustering
algorithms applied on very large temporal data bases.
In this paper we use the CLARA (Clustering Large
Application) algorithm, a K-medoid method. It works by
applying an algorithm, based on the aggregation of classes
around a barycentre (medoid point), on several sample.
CLARA seems both to solves the problem of time and space
Class 1
Class 2
Class 3
Class 4
Fig. 2 –Example of deformation trends in the 4 classes resulted by
clustering (in the diagrams 30 sampled time series are showed for each
class).
CLUSTERING RADAR SATELLITE DATA: GEOLOGICAL INTERPRETATIONS IN THE SANNIO-IRPINIA AREA (CAMPANIA, ITALY)
class
class 1
class 2
class 3
class 4
trend
stability or very light
subsidence
slower and variable
subsidence
faster subsidence
uplift
average LOS velocity
-1,52 to +0,89 mm/yr
+0,44 to -2,52 mm/yr
-0,93 to -15,96 mm/yr
-0,47 to + 5,90 mm/yr
Tab.1 – Clustering classes.
The deformation trend of clustered PS can be mapped
showing the spatial distribution of the different ground
deformation trend in the study area.
In Fig. 3 the distribution of PS clusters is showed with
reference to main geological units and to the main tectonic
elements. The PS of classes 2 and 3 characterizes eastern
sector (river Sabato valley) of study area showing variable
rates of subsidence along LOS. Mainly class 1 PS characterizes
the south-western sector (Monte Partenio) of study area
showing rates of uplifting along LOS.
The Benevento city complex ground situation is explained
in Fig. 4, where two maps of the Benevento city are showed.
Fig. 3 – Geological sketch map showing PS clusters distribution in the study area..
77
On the left map the spatial distribution of the PS average
LOS velocity is given and it shows a gradual change in
velocity values from NW (top left) to SE (bottom right), with a
transition central sector. On the right map the spatial
distribution of PS ground deformation trends obtained by
clustering analysis is showed; in this map the different ground
deformation trends existing in the northern sector (blu dots =
uplift) and in the southern sector (red and yellow dots =
subsidence) of the city are clearly recognized. The boundary
between the two sectors seems sharp without transition feature,
and could be related to the presence of a buried fault structure.
The recognized ground deformation trends are the results of
combined morphological, tectonic and anthropic processes
acting on the territory, and the clustering method combined
with the interferometric technique allows the evaluation of
their rates and location with a very high precision.
The described example shows the power of clustering
analysis in extracting important informations in the analysis of
geological processes by PS-InSAR processing database.
78
F. MATANO ET ALII
Fig. 4 – Maps referred to Benevento area: average LOS velocity of PS on the left, and cluster classes distribution on the right; the red lines mark the sectors with
different ground deformation trend.
The cluster individuation and the spatial definition of the
deformation trends is a basic data in the geological
interpretation of the active ground deformation of the studied
territory and in the definition of relevant natural risk.
REFERENCES
COLESANTI C., FERRETTI A., PRATI C. & ROCCA F. (2003) Monitoring landslides and tectonic motion with the
Permanent Scatterers technique. Engineering Geology, 68,
3–14.
FERRETTI A., PRATI C. & F. ROCCA (2001) - Permanent
Scatters in SAR Interferometry. IEEE Transactions on
Geoscience and Remote Sensing, 39, 8-20.
KAUFMAN L. & ROUSSEEUW P.J. (1990) - Finding Groups in
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MILONE G. (2008) - Temporal Data Mining: tecniche e
algoritmi di clustering. Tesi di dottorato in Statistica,
Universita Federico II di Napoli.
PODiS (2008) – Il Progetto TELLUS. (http://www.campania.
podis.it/webgis/oms/podis/Progetto_TELLUS.htm
RISI A., TERRANOVA C., CASCONE E., COPPIN D., D'ARGENIO
F., GELLI L., IULIANO S., MATANO F., NARDO' S.,
PISCITELLI E. (2007) - TELLUS project: a pilot project for
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SCEPI G. (2007) - Clustering Algorithms for Large Temporal
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Springer, in press.
VILARDO G., TERRANOVA C., MATANO F., NARDO' S., .IULIANO
S., PISCITELLI E. & VENTURA G. (2008) - Analisi del campo
di deformazione superficiale della Regione Campania da
dati SAR (PS-InSARTM). XII Conf. Naz. ASITA, ottobre
2008, L’Aquila, Vol. Riassunti.
Rendiconti online Soc. Geol. It., Vol. 8 (2009), 79-83
Il collasso della discarica di RSU sita in località La Torre (Teramo):
valutazione delle condizioni di stabilità eseguita mediante metodi
numerici
A. MERRI (*), G. P. BERETTA(*) & S. FAGNANI (*)
Il collasso della discarica di RSU sita in località La Torre (Teramo):
valutazione delle condizioni di stabilità eseguita mediante metodi numerici
ABSTRACT
The municipal solid waste landfill of La Torre (Teramo, Italy) collapsed in
the night between the 16 and 17 February 2006, after some precursor instability
manifestations. In consequence of the collapse, the waste mass slided
downward, overcame the basal embankment, and flowed in the Fontecchio
river. The aim of this work is to model the collapse event, and evaluate the
mechanism of instability. The analysis is focused to assess the role of the basal
lining system in the collapse event, taking into account the saturation
conditions of the waste masses, due to the presence of leachate, and to the
inflow of drainage water from the hill slope in consequence of the rupture of
the water drainage system.
Key words: landfill stability analysis, numerical modeling,
discarica La Torre.
costruttivi il cui comportamento meccanico ha rappresentato un
elemento fondamentale nel determinare le condizioni di
innesco dell’instabilità del sito e le caratteristiche del dissesto.
Tali elementi sono riassunti nel seguente elenco:
- Geometria dei gradoni di riprofilatura del versante.
- Argine basale per il contenimento del corpo discarica,
realizzato utilizzando il materiale argilloso asportato durante la
fase di riprofilatura del sito.
- Barriera di impermeabilizzazione di fondo, realizzata con
una membrana di HPDE sovrapposta ad uno strato d’argilla e
ricoperta da uno strato protettivo realizzato mediante copertoni
esausti affiancati. Tale livello evita il contatto diretto dei rifiuti
con la geomembrana, assicurandone la protezione meccanica e
costituisce un livello permeabile che garantisce il drenaggio
basale del corpo discarica.
- Sistema di pozzi di captazione e smaltimento del biogas e
pozzo basale per l’estrazione del percolato.
La discarica è entrata in esercizio nel 1995 ed è rimasta in
attività fino all’evento del febbraio 2006. I volumi
INTRODUZIONE
La discarica oggetto di questo studio è ubicata in località
La Torre, nel comune di Teramo. Al piede del versante è
presente un piccolo invaso artificiale, il Fosso Fontecchio, che
è stato parzialmente invaso dai rifiuti franati. Il pendio che
ospita la discarica presenta una morfologia tipicamente
calanchiva, caratterizzata da erosione superficiale e ha
un’acclività variabile tra 10° e 25°. L’impianto si configura
quindi come una discarica di pendio, realizzata all’interno di
un impluvio di tipo calanchivo, previa riprofilatura del sito
mediante la realizzazione di una serie di gradonate, aventi
alzate con pendenza massima di 45°.
Il substrato geologico è costituito dalle argilliti azzurre,
leggermente sabbiose e sottilmente stratificate, appartenenti
alla Formazione delle Marne del Vomano (Pliocene inferiore).
Tali materiali sono pressoché impermeabili e non sono state
rilevate evidenze di circolazione idrica al loro interno.
L’impianto della discarica si compone di alcuni elementi
_________________________
(*) Dipartimento di Scienze della Terra “A. Desio”, Università degli Studi
di Milano, Milano
Fig. 1 – Cinematica del dissesto
complessivamente stoccati ammontano a circa 400.000 m3. La
coltivazione è stata eseguita per strati sovrapposti e compattati,
ricoperti da uno strato di terreno poco permeabile atto a isolare
temporaneamente i rifiuti durante la fase di esercizio. La
sigillatura definitiva era stata realizzata solo parzialmente al
momento del collasso (Fig. 1).
A. MERRI ET ALII
80
MODELLAZIONE NUMERICA
La modellazione numerica è stata eseguita utilizzando un
programma di analisi tenso-deformativa alle differenze finite
(FLAC 5, Itasca).
I principali obiettivi della modellazione numerica sono
riconducibili ai seguenti punti:
- Ricostruzione delle condizioni presenti al momento del
collasso.
- Individuazione dei meccanismi di rottura e dei
cinematismi del collasso.
- Simulazione della resistenza mobilizzabile in
corrispondenza della barriere di fondo e individuazione degli
effetti da essa esercitati sull’innesco del collasso.
- Ricostruzione del modello di flusso idrico all’interno del
corpo discarica che permetta di valutare l’influenza delle
condizioni di saturazione della massa di RSU nell’innesco del
movimento franoso.
CARATTERIZZAZIONE DEI MATERIALI
La caratterizzazione geotecnica dei materiali che
costituiscono il substrato geologico è stata eseguita utilizzando
i risultati delle indagini geognostiche e di laboratorio eseguite
in fase di progettazione della discarica.
I parametri di resistenza e deformabilità della membrana in
HDPE sono ricavati dalle specifiche tecniche del materiale e
sono riportati in tab. 1; oltre alla resistenza intrinseca della
membrana si è tenuto in considerazione anche la resistenza
mobilizzabile al contatto fra la membrana e i materiali sovra e
sottostanti.
_____________________________________________________
_____________________________________________________
Spessore
(mm)
20
Peso di volume
(kN/m³)
9,80
Resistenza a trazione (snervamento)
(MPa)
17
Resistenza a trazione (rottura)
(MPa)
28
Modulo elastico
(MPa)
930
Angolo d’attrito all’interfaccia membrana/argilla
12°/18°
Angolo d’attrito all’interfaccia membrana/RSU
30°
_____________________________________________________
Tab. 1 – Parametri meccanici della geomembrana in HDPE
Lo strato di chiusura costituisce la copertura finale
dell’impianto di discarica. Questo strato nelle relazioni
tecniche di progetto raggiunge lo spessore di 0,5÷1 m ma, vista
la sua limitata importanza strutturale e non essendo stato
ancora totalmente completato al momento del collasso, non è
stato inserito nei modelli numerici. Si è invece tenuto conto dei
sottili livelli argillosi, posati per la copertura temporanea dei
rifiuti in fase di colmamento, che risultano interposti tra le
bancate di rifiuto. Questi livelli a bassa permeabilità
determinano l’instaurarsi di condizioni perturbanti il flusso
idrico all’interno del corpo discarica (falde sospese).
Il materiale RSU può essere paragonato dal punto di vista
geotecnico ad un mezzo trifase definito da una fase solida,
liquida e gassosa. La fase solida è costituita dagli elementi
fisici che determinano lo scheletro del rifiuto; la fase liquida è
rappresentata dal percolato derivante dalla fase solida o che
viene a crearsi per infiltrazione delle acque meteoriche; la fase
gassosa è rappresentata dai gas che si producono durante la
fermentazione della matrice solida biodegradabile e
dall’evaporazione della fase liquida. Un approccio di questo
tipo introduce alcuni concetti tipici della meccanica delle terre,
quali la porosità (n), l’indice dei vuoti (e) e il grado di
saturazione (s). Tuttavia risulta difficile definire precisamente
questi parametri, a causa del comportamento complesso e
tempo dipendente dei RSU.
Il grado di saturazione è legato ad aspetti locali all’interno
delle masse di rifiuto, può variare notevolmente ed è legato ad
aspetti difficilmente ipotizzabili. Questi parametri tuttavia
manifestano un certo legame con il grado di compattazione
conferito al rifiuto in deposito e, in generale, si può assumere
che tanto maggiore è il grado di compattazione tanto migliori
saranno le proprietà fisiche e meccaniche dei rifiuti. I rifiuti
stoccati nell’impianto di discarica La Torre vengono riferiti ad
un valore di compattazione, indicato nelle relazioni di progetto,
di 0,7 t/m3 (compattazione ottima).
Non essendo disponibili dati di laboratorio sui rifiuti
stoccati nella discarica, i parametri geotecnici dei RSU sono
stati ipotizzati sulla base delle informazioni reperite in
letteratura (Dixon N. et alii, 2004). I parametri così ottenuti
sono stati validati, in maniera per ora non definitiva, mediante
procedura di back analysis, simulando le condizioni di
incipiente collasso realmente osservate in occasione degli
eventi parossistici passati. In tab. 2 è riportata la sintesi dei
parametri geotecnici utilizzati.
_____________________________________________________
Parametro
R.S.U.
Substrato (argilliti)
Peso di volume
(kN/m³) 8,50
27
Modulo di volume
(Pa)
5e5
8,8e9
Modulo di taglio
(Pa)
5e5
4,3e9
Angolo d’attrito
(°)
25°
25°
Coesione
(KPa)
5
30
Conducibilità idraulica (m/s)
1e-5
1e-8
_____________________________________________________
Tab. 2 – Parametri geotecnici dei materiali
FASI DI IMPLEMENTAZIONE DEL MODELLO
La modellazione è stata eseguita sulle sezioni più
rappresentative del corpo discarica, secondo le direzioni più
sfavorevoli alla stabilità.
Per la definizione del modello numerico si è costruita una
griglia a blocchi che ha permesso di rappresentare al meglio la
geometria della discarica.
Sulla base delle planimetrie disponibili, ricavate dalle
relazioni di progetto e dai rilievi eseguiti in fase di
completamento della discarica, si sono ricostruiti l’andamento
della superficie topografica a discarica ultimata e la geometria
del substrato riprofilato.
Dal modello geometrico concettuale si è ricavato il modello
geotecnico assegnando opportuni parametri geomeccanici ai
materiali coinvolti. La coltre d’alterazione eluvio-colluviale
non è stata considerata perché completamente rimossa in fase
IL COLLASSO DELLA DISCARICA DI RSU SITA IN LOCALITÀ LA TORRE (TERAMO):
VALUTAZIONE DELLE CONDIZIONI DI STABILITÀ ESEGUITA MEDIANTE METODI NUMERICI
di riprofilatura del versante, precedente all’impostazione della
discarica.
Il modello geologico è stato poi discretizzato definendo il
tipo di griglia più adatto in funzione delle caratteristiche del
modello geotecnico. La griglia è stata opportunamente infittita
e deformata nella zona d’interesse in modo da adattarsi al
meglio alla geometria del problema e sono state definite le
condizioni al contorno in modo da rendere trascurabile
l’influenza dei vincoli sullo stato tenso-deformativo nella zona
d’interesse.
La prima fase di calcolo, propedeutica all’analisi di stabilità
vera e propria, ha comportato l’equilibratura elastica iniziale
del modello. Nella fase di equilibratura non è stata considerata
la massa di RSU successivamente aggiunta.
L’analisi di stabilità della discarica è stata effettuata
simulando il processo di riempimento per strati successivi
posati al di sopra della geomembrana di impermeabilizzazione
basale. L’analisi è stata condotta sia in condizioni di umidità
naturale che nelle diverse condizioni di saturazione
ipotizzabili.
La geomembrana è stata modellata utilizzando un beam
element connesso mediante interfacce ai RSU soprastanti e allo
strato di argille sottostanti. Tale sistema permette di simulare
sia la resistenza meccanica della geomembrana (proprietà
meccaniche del beam), sia la resistenza al taglio mobilizzabile
al contatto membrana/substrato e membrana/RSU (proprietà
delle interfacce). L’ancoraggio sommitale della membrana è
stato simulato vincolando al substrato l’estremità superiore del
beam. In tabella 1 sono riportate le specifiche tecniche della
membrana in HDPE
Il processo di riempimento della discarica è stato modellato
mediante aggiunta progressiva di 5 strati. L’ultimo strato
corrisponde al materiale aggiunto in fase di completamento
secondo quanto previsto da un progetto che aveva previsto una
volumetria aggiuntiva non eccedente al 5% del volume
iniziale. Il modello è stato verificato fino all’equilibrio dopo
l’aggiunta di ogni singolo strato. Tale schema costruttivo
permette di rappresentare, in maniera necessariamente
idealizzata e schematizzata, il processo di riempimento della
discarica, per strati successivi opportunamente compattati. Si è
così verificata la stabilità della discarica nella fase di
costruzione. L’aggiunta dei rifiuti per strati successivi ha anche
permesso di tener conto delle condizioni di assestamento
progressivo che si realizzano nella fase di messa in posto dei
rifiuti.
Il modello realizzato in condizioni di umidità naturale
(condizione di saturazione inferiore all’unità per tutta la massa
dei rifiuti) raggiunge l’equilibrio mostrando deformazioni
dell’ordine del metro che simulano il naturale assestamento
della massa dei rifiuti progressivamente aggiunti.
Le diverse condizioni di saturazione del corpo discarica
sono state ricostruite realizzando modelli di flusso che
simulano la geometria della zona satura a partire dalle
condizioni al contorno, in funzione dei diversi scenari
ipotizzati. In Fig. 2 sono riportate alcune delle configurazioni
idrogeologiche sviluppate.
L’analisi idrogeologica è stata sviluppata solo all’interno
81
della massa dei rifiuti. Le argilliti sono state infatti considerate
secche sulla base dei risultati delle indagini geognostiche
effettuate in fase di studio preliminare che hanno escluso la
presenza di acque all’interno delle stesse. Nella costruzione dei
Fig. 2 – Configurazioni idrogeologiche sviluppate nei modelli di flusso; le
zone sature sono rappresentate in viola. A) Saturazione della sola parte
inferiore del corpo discarica. B) Simulazione dell’afflusso di acque di
drenaggio del versante: la zona satura si estende nella parte superiore della
discarica. C) Simulazione della perdita di funzionalità del pozzo per
l’estrazione del percolato: la parte inferiore della discarica viene saturata.
modelli si è tenuto conto dei meccanismi di saturazione tipici
di questi depositi stratificati dove bancate di RSU sono
alternate a sottili livelli di materiale argilloso (copertura degli
strati giornalieri) che rappresentano livelli a bassa permeabilità
in corrispondenza dei quali il flusso del percolato viene
deviato. L’analisi di stabilità in condizione di parziale
saturazione è stata implementata in modalità disaccoppiata, con
una prima fase di modellazione dell’assetto idrogeologico in
cui sono state modellate le condizioni di flusso e di saturazione
a partire dalle condizioni al contorno imposte. (analisi in
modalità GW only). Successivamente sono state verificate le
condizioni di stabilità dell’accumulo con quelle specifiche
condizioni di saturazione (modalità mechanical only)
La parte sommitale del profilo discarica è stato imposto
saturo (saturation and pore pressure fixed) per simulare
l’effetto dell’infiltrazione nel corpo discarica delle acque
provenienti dal versante sovrastante, in seguito alla perdita di
efficienza del canale di gronda.
Si è inoltre simulata la presenza del pozzo per il drenaggio
del percolato, e l’effetto causato dal suo eventuale
malfunzionamento.
Dopo aver definito la configurazione idrogeologica del
sistema si è verificata la stabilità del corpo rifiuti nelle
condizioni di saturazione definite nelle fasi precedenti.
SINTESI SUI RISULTATI DELLA MODELLAZIONE
La modellazione numerica è stata effettuata considerando
diverse condizioni idriche all’interno della massa dei rifiuti.
Per ogni diverso assetto idrogeologico all’interno del corpo
discarica si sono valutate le condizioni di stabilità e si sono
82
A. MERRI ET ALII
individuate le zone di maggior sollecitazione, in modo da
seguire lo sviluppo della superficie di taglio, valutandone
posizione, geometria e continuità. Il confronto tra i risultati
ottenuti dalla modellazione e la cinematica del dissesto
osservata sul terreno ha permesso poi di effettuare ipotesi
riguardo alle condizioni che, con maggior probabilità, hanno
generato il collasso della discarica. Si è inoltre presa in
considerazione la riduzione della resistenza disponibile in
corrispondenza della geomembrana basale e si sono valutati i
parametri di resistenza mobilizzabili attraverso una procedura
di back analysis.
I numerosi modelli realizzati ipotizzano diverse condizioni
idriche all’interno del corpo discarica. Il primo caso presentato
ipotizza una condizione di saturazione nella parte sommitale
della discarica, dovuta sia al maggior contenuto idrico dei
rifiuti, di più recente accumulo, sia all’infiltrazione di acque
provenienti dal versante a monte, a causa della parziale perdita
di funzionalità del fosso di guardia, danneggiato dai modesti
fenomeni di instabilità che avevano interessato la discarica
precedentemente all’evento parossistico. La parte bassa della
discarica è stata considerata drenata simulando una condiziona
di buona funzionalità del pozzo per l’estrazione del percolato.
In queste condizioni il modello raggiunge l’equilibrio
mostrando deformazioni massime di circa 1,5 m. L’analisi
delle superfici di concentrazione delle deformazioni per taglio
evidenzia una zona di taglio discontinua, a forma blandamente
convessa, che attraversa il corpo rifiuti impostandosi in
prossimità del gradino inferiore. Le deformazioni sono per lo
più interne all’ammasso di RSU e lo scivolamento in
corrispondenza dell’interfaccia risulta esiguo e limitato ai tratti
più ripidi. I risultati di questa fase, espressi in termini di
deformazioni orizzontali e shear strain increment, sono
rappresentati in Fig. 3.
gradoni, emergendo nella parte superiore del corpo discarica.
Il collasso genera quindi un cedimento generalizzato
dell’ammasso di RSU causato dal maggior peso del materiale
saturo e dall’effetto destabilizzante esercitato dalla pressioni
del fluido nei pori. I risultati di questa fase, espressi in termini
di deformazioni orizzontali e shear strain increment, sono
rappresentati in Fig. 4.
La cinematica dell’evento ricostruita sulla base delle
osservazioni in situ, sembra indicare scivolamento al contatto
tra la geomembrana di impermeabilizzazione basale a il
sottostante strato argilloso; questa situazione è stata modellata
riducendo il valore della resistenza all’interfaccia
geomembrana/argille. Il modello realizzato simulando queste
Fig.4 – Spostamenti orizzontali e zone di concentrazione delle deformazioni
di taglio sviluppati dal modello con condizioni di saturazione estese a buona
parte del corpo discarica.
condizioni non va all’equilibrio e mostra una condizione di
instabilità globale del corpo rifiuti, con dislocazioni secondarie
all’interno della massa in generale scivolamento. In Fig. 5 è
rappresentata una sintesi dei risultati ottenuti.
La condizione di instabilità critica si raggiunge per valori
dell’angolo d’attrito all’interfaccia membrana/argille, inferiori
a 15°. In queste condizioni lo scivolamento avviene
prevalentemente in corrispondenza della geomembrana basale
e, come conseguenza, si generano numerose superfici di taglio
secondarie che intersecano e dislocano il corpo della discarica.
Fig.3 – Spostamenti orizzontali e zone di concentrazione delle deformazioni
di taglio sviluppati dal modello con condizioni di saturazione limitate alla
parte basale del corpo discarica.
Lo scivolamento sviluppato in questa fase permette di
ipotizzare il danneggiamento del pozzo basale per l’estrazione
del percolato, condizione che, sommata all’infiltrazione di
acque dal versante in seguito al danneggiamento pressoché
totale del canale di gronda, determina un notevole
innalzamento del livello di saturazione.
Il secondo caso presentato riproduce queste condizioni e
indica collasso generalizzato del corpo discarica. L’analisi
della concentrazioni delle deformazioni di taglio evidenzia lo
sviluppo di una superficie di scivolamento continua impostata
alla base del corpo dei RSU che raccorda le sommità dei
Fig. 5 – Spostamenti orizzontali e zone di concentrazione delle deformazioni
di taglio sviluppati dal modello introducendo bassi parametri di resistenza
all’interfacci membrana/argille
CONCLUSIONI
I modelli implementati per la valutazione delle condizioni
di stabilità della discarica La Torre evidenziano come il
comportamento del dissesto sia fortemente dipendente dalle
condizioni di saturazione all’interno dell’ammasso.
Con bassi livelli di saturazione si raggiunge l’equilibrio
IL COLLASSO DELLA DISCARICA DI RSU SITA IN LOCALITÀ LA TORRE (TERAMO):
VALUTAZIONE DELLE CONDIZIONI DI STABILITÀ ESEGUITA MEDIANTE METODI NUMERICI
accumulando però deformazioni non trascurabili, simulando
così un comportamento assimilabile ad una deformazione di
tipo viscoso.
Aumentando il livello di saturazione viene invece osservato
un collasso generalizzato, con coinvolgimento dell’intero
corpo discarica, come realmente osservato in seguito all’evento
parossistico del 17 febbraio 2006.
Le superfici di scivolamento si collocano alla base del
corpo dei rifiuti e non interessano mai il substrato.
La condizione di scivolamento della geomembrana in
HDPE in corrispondenza del contatto fra la membrana e le
argille sottostanti (situazione realmente osservata sul terreno),
risulta ben riprodotta dai modelli solo introducendo parametri
di resistenza al taglio molto bassi (φ = 12/15°) all’interfaccia
geomembrana/argille.
Tali valori sono realistici solo ammettendo che il contenuto
d’acqua dello strato di argille al di sotto della membrana sia
piuttosto elevato, condizione che potrebbe essersi generata in
seguito ai limitati fenomeni di scivolamento, interni alla massa
dei rifiuti, che hanno coinvolto e danneggiato il canale di
gronda a monte della discarica. Gli stessi fenomeni di
scivolamento potrebbero anche aver coinvolto in piccola parte
la membrana, minandone l’integrità e permettendo al fluido di
infiltrarsi al di sotto.
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Rendiconti online Soc. Geol. It., Vol. 8 (2009), 84-86
Fenomeni di sinkholes: nuovi dati in alcune aree di pianura italiane
e relazioni con le attività estrattive
S. NISIO (*), P. M. GUARINO (*) & V. VITALE (*)
ABSTRACT
Fenomeni di sinkhole: nuovi dati in alcune aree di pianura e relazioni con
le attività estrattive
In some plain areas of Italy piping sinkhole phenomena are still less known and
studied. On the basis of the recent researches these landforms primarily occur
in alluvial plains, in the immediate vicinity of carbonate ridges or in complex
geological-structural and hydrogeological scenarios, and are originated by
piping phenomena. Piping sinkholes could be triggered by various natural
causes (seismicity, drought, flood, pumping of water etc.). In many cases the
presence of active faults has been recognized. These faults can act as migration
pathways for deep aggressive acidic fluids (enriched in CO2 and H2S) able to
dissolve the carbonate matrix decreasing the mechanical characteristics of
shallow soil.
In this work new date of some sinkholes prone areas are presented. Results
regarding examples in some intermountain plains and alluvial valleys and the
relations between sinkholes and cave or mineral activities. In this work are
described examples of Latium region and Sardinia region.
Key words: Sinkhole, plain area, subsidence, deep piping.
In Italia sono frequenti i fenomeni di sprofondamento naturale
(sinkholes s.s.), non strettamente correlati a tipologie carsiche,
caratterizzati dal verificarsi in aree di pianura dove è presente
una potente copertura sedimentaria al tetto del bedrock.
I sinkholes sono più diffusi di quanto originariamente si
pensasse, si verificano sul territorio italiano da tempi storici,
quando le cause e i meccanismi genetici di innesco erano
ancora sconosciuti. Le fonti storiche ci confermano che tali
fenomeni erano già noti in epoca romana, e con frequenza
centennale si sono verificati nelle medesime aree.
A questo tipo di sprofondamenti non si è mai stata prestata la
dovuta attenzione ma la sempre maggiore frequenza in epoca
recente ha sensibilizzato l’interesse della comunità scientifica.
I dati raccolti su alcune centinaia di fenomeni hanno permesso
di individuare con estrema precisione il contesto geologicostrutturale ed idrogeologico delle aree a rischio sinkhole in
Italia.
I fenomeni interessano prevalentemente la fascia tirrenica, in
particolare le regioni Lazio, Campania e Toscana ed alcune
aree interne dell’Appennino. Altri casi sono presenti in Liguria
e nelle Isole. Per la Sicilia il contesto geologico al contorno
_________________________
(*) ISPRA - Istituto Superiore Protezione e Ricerca per l’Ambiente, Roma
appare differente, le litologie interessate sono prevalentemente
coperture permeabili al tetto di successioni evaporitiche.
Tra i fattori innescanti vi è spesso, oltre gli eventi sismici,
l’attività antropica: emungimenti ed attività mineraria. In
alcune aree della Sardegna e del Lazio l’emungimento per
attività mineraria può aver indotto alcuni sprofondamenti e
subsidenza generalizzata.
Tra le principali aree a rischio sinkholes nel Lazio vi è il
bacino delle Acque Albule, Tivoli-Roma, noto sin
dall’antichità per la presenza di sorgenti minerali ipotermali.
Tale area è stata interessata recentemente da fenomeni di
sprofondamento e subsidenza generalizzata, processi attribuiti
da alcuni Autori all’attività mineraria (estrazione di travertino).
Gli studi compiuti in quest’area hanno portato a nuove ipotesi
circa i meccanismi genetici di innesco e propagazione dei
fenomeni confermando il ruolo preponderante della tettonica
recente più che l’emungimento operato dalle industrie
estrattive. Gli studi sono stati effettuati principalmente su tre
fenomeni di sprofondamento che attualmente si presentano
come piccoli laghi di forma sub-circolare con sorgenti al fondo
Fig. 1 – La piana delle Acque Albule (Tivoli, RM): il lago delle Colonnelle.
(Laghi Regina, Colonnelle , S. Giovanni).
I meccanismi di formazione dei laghi Regina e Colonnelle
(Fig. 1) non rientrano nella casistica dei cave-collapse sinkhole
ma sembrano similari ai processi propri dei deep piping
sinkhole (Nisio 2003, Nisio & Salvati, 2004; Nisio et al. 2005,
CARAMANNA et al. 2008). I processi di erosione/dissoluzione
procedono dal basso a causa di una falda in pressione presente
alla base dei travertini. I fluidi mineralizzati trovano vie
S. NISIO ET ALII
preferenziali per realizzare camini di collasso all’intero di
faglie o fratture, o meglio all’incrocio di sistemi.
Il cammino di collasso si assimila ad un condotto cilindrico che
procede dal basso verso l’alto, con la realizzazione di una
proto-cavità alla base delle bancate litoidi di travertino,
dissolvendo gli stessi per la presenza di elevate percentuali di
anidride carbonica, sino al crollo in superficie.
Il sinkhole di S. Giovanni presenta profondità di 13,5 m circa,
inferiore rispetto al passato (22 m). Il fenomeno potrebbe
essere dovuto oltre che all’abbassamento del livello della falda
(abbassamento stimato intorno ai 4-5m) ad una diminuzione
della profondità del fondo per processi naturali di
invecchiamento del sinkhole (svasamento delle sponde e
colmamento progressivo della cavità). La morfologia di questa
cavità ad anfora potrebbe far presupporre processi di genesi
leggermente differenti che per gli altri due laghi, con
meccanismi predominanti di crollo della volta. Inoltre anche il
chimismo delle acque risulta leggermente diverso, con una
riduzione dei tenori in solfati e cloruri.
Altre analisi sono state effettuate in alcune aree di pianura
della Sardegna.
85
similari, per la tipologia di sprofondamento e morfometria
della cavità. Il contesto geologico è caratterizzato da alluvioni
ghiaioso-sabbiose in matrice argillosa con sottostanti arenarie,
al di sotto delle quali si ritrovano litologie carbonatiche (calcari
e dolomie). Nel settore sono stati censiti 8 sinkholes, di
dimensioni variabili, che spesso superano i 10 m di diametro,
come quello rappresentato in Fig. 2, che si ritrova a circa 100
m della ferrovia, il quale ha un diametro di oltre 30 m ed una
profondità dal p.c superiore a 10 m.
I sinkholes delle piane del Sulcis-Iglesiente possono assimilarsi
a cover collapse sinkholes con formazione di una cavità che si
propaga dal basso all’interno delle coperture alluvionali o al
contatto tra alluvioni e bedrock carbonatico. In tale processo
appare influente, come fattore innescante, il repentino
abbassamento della tavola d’acqua dovuto all’emungimento da
parte delle attività minerarie e agricole della zona.
Fig. 3 – Voragine di piccolo diametro presso Narcao.
REFERENCES
Fig. 2 – Voragine di Gutturru Saida
Negli ultimi venti anni si sono aperti in aree di pianura del
Sulcis Iglesiente (Piana del Cixerri, nei comuni di Narcao,
Carbonia, Fig. 2, 3) numerosi sinkholes (CAREDDA et al.
2004), di piccolo e medio diametro, la cui attivazione può
essere imputata allo sfruttamento della falda (iniziato a partire
dagli anni 80-90) dovuto all’eduzione di acque necessaria
all’avanzamento dell’attività. L’esigenza di spingere la
coltivazioni minerarie a livelli sempre più profondi, ha reso
necessaria la depressione della tavola d’acqua.
Sotto la coltre detritica e alluvionale della Formazione del
Cixerri, è presente un substrato carbonatico fratturato,
interessato da un intenso carsismo, nel quale l’oscillazione
prolungata della falda derivante dagli emungimenti costanti nel
corso dell’ultimo secolo, ha creato una brusca diminuzione
della pressione idrostatica, con abbassamento del livello
piezometrico e conseguente richiamo delle acque di falda
superficiale.
Gli sprofondamenti più importanti si sono verificati nell’area di
Guardia su Merti. I sinkhole mostrano tutti caratteristiche
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86
FENOMENI DI SINKHOLES: NUOVI DATI IN ALCUNE AREE DI PIANURA ITALIANE E RELAZIONI CON LE ATTIVITÀ ESTRATTIVE
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Rendiconti online Soc. Geol. It., Vol. 8 (2009), 87-97
Beach - dune system interaction and evolution
E. PALLOTTINI (∗) & S. CAPPUCCI (**)
ABSTRACT
INTRODUZIONE
Interazioni ed evoluzione di un sistema spiaggia - duna
There is general agreement across the scientific communities
about an unmet need for a high-resolution, coastal dune multitemporal
analysis. It has not been possible to construct such approach from
long-time existing sources. Identification and mapping of coastal
dunes in geomorphology are based on geomorphological survey,
interpretation of topographic maps and aerial photos. Considerable
enhancement for morphometric dune system evolution can be
obtained through generation of a hierarchical approach, by means of
the integration of different spectral and spatial data. This research
deals with the development of a hierarchical approach to study the
changes occurred in the beach-dune system of Circeo National Park
(Central Italy) within approximately 30 years (1977 - 2005) in order
to: (1) identify the correlation between beach and dune evolutionary
trends and (2) to assess the current natural condition of the dune
system, with special attention to a high vulnerable coastal stretch. The
evolution of the physiographic unit has been detected through the
acquisition of significant parameters: morphology of beach and dune,
dynamics, anthropogenic impact,. The analysis was carried out using
aerial photographs (1977-1999) and QuickBird images (2005).
As a final result the relation between classification characteristics
and the spatial and temporal hierarchy of dune system components is
discussed. Results show that the correlation between the different
parameters detected allowed the identification of the main factors
acting between beach and dune system. Within the results we present
and argue a framework for hierarchical dunes ecosystem
classification, evolution and mapping, exemplifying that the approach
is particularly valuable as a comprehensive tool for scientific analyses
on behalf of environmental policy.
Key words: Interazioni spiaggia
multitemporale, analisi morfologica.
–
duna,
analisi
_________________________
(*) ISPRA - Istituto Superiore per la Protezione e Ricerca Ambientale (e ICRAM Istituto Centrale per la Ricerca Scientifica e Tecnologica Applicata al Mare), Roma.
(**) ENEA - Ente per le Nuove Tecnologie, l’Energia e l’Ambiente - Dipartimento
Ambiente, Cambiamenti Globali e Sviluppo Sostenibile, Roma
Lavoro eseguito nell’ambito del progetto POSIDuNE - INTERREG IIIC
Beachmed-e, con il contributo finanziario dell’Unione Europea.
Le dune costiere sono ambienti estremamente pregiati e
fragili nonché uno degli ecosistemi naturali più vulnerabili e
minacciati al giorno d’oggi. Oltre a possedere un elevato
valore ecologico e paesaggistico (AUDISIO et alii, 2002), esse
svolgono anche un ruolo essenziale nella difesa della fascia
costiera (COATES et alii, 2000). In particolare, sono in grado di
abbattere il rischio d’erosione, poiché costituiscono una riserva
di sedimenti in grado di alimentare la spiaggia antistante
(CARTER et alii, 1990), e, grazie alla loro morfologia rilevata,
contrastano il rischio di sommersione dell’entroterra così come
l’intrusione del cuneo salino (KUMAR, 2000; OUDE ESSINK,
2001).
Spiaggia e duna costituiscono due distinte componenti
dello stesso sistema, strettamente dipendenti l’una dall’altra
(PSUTY, 1986). Per questo motivo, è verosimile aspettarsi che i
cambiamenti che interessano la morfologia della spiaggia
emersa abbiano un’influenza diretta sulle variazioni relative al
primo cordone litoraneo, tenendo presente che le tendenze
evolutive di queste due componenti possono essere sia
concordi che discordi (PSUTY, 1988).
La comprensione dello stato di conservazione e delle
modalità di evoluzione delle dune costiere all’interno della
dinamica del sistema spiaggia-duna è essenziale non solo per la
loro protezione ma anche per una corretta gestione della fascia
costiera (SAYE et alii, 2005).
In questo contesto, in Italia è stato condotto uno studio
volto all’analisi della presenza e dello stato delle dune costiere
nazionali anche in relazione alle caratteristiche dei litorali
antistanti (AA.VV., 2005) nell’ambito del PRIN “I depositi
eolici ed il flusso di sedimenti spiaggia - duna”. Secondo
quanto emerso da questa ricerca, nel Lazio, a causa
dell’elevato impatto antropico e del generale arretramento della
linea di costa, nessuno dei sistemi dunali regionali, che
E. PALLOTTINI & S. CAPPUCCI
88
occupano una superficie superiore ai 20 km2 e circa 200 km di
costa, presenta un sufficiente stato di naturalità (CAMPO & LA
MONICA, 2006).
Nel presente studio sono presentati i risultati di una
caratterizzazione (CAMPO et alii, 2007) ed un’analisi
multitemporale del sistema spiaggia-duna presente all’interno
del Parco Nazionale del Circeo, recentemente investigato
anche nell’ambito dei sottoprogetti POSIDuNE (CAMPO et alii,
2008) e Medplan (PARLAGRECO et alii, 2008) dell’INTERREG
IIIC Beachmed-e.
I principali obiettivi di questa ricerca sono:
(a) Analisi morfologica del sistema spiaggia – duna tramite
l’investigazione delle interazioni tra il trend evolutivo della
spiaggia e quello della duna.
(b) Definizione dell’attuale stato di conservazione delle
dune oggetto di studio attraverso una valutazione dei
cambiamenti intercorsi sul territorio nel periodo di tempo
considerato e degli impatti sul sistema dunale.
Tenuto conto del fatto che un metodo rapido e conveniente
per la caratterizzazione di ampi tratti di costa è costituito
dall’acquisizione e dall’analisi di dati da remoto (WILLIAMS et
alii, 2001), l’approccio utilizzato nel presente studio è stato
quello di valutare l’entità degli impatti antropici che hanno
interessato il litorale attraverso l’interpretazione di foto aeree
ed immagini satellitari e l’estrazione delle informazioni relative
alla classificazione e uso del territorio e all’attuale stato di
conservazione del sistema spiaggia – duna.
A partire dai dati fotointerpretati relativi alla morfologia
(linea di riva e piede della duna) è stata condotta un’analisi,
basata sull’utilizzo di transetti (Transept Based Analysis/TBA),
utilizzata anche nell’ambito del sottoprogetto Optimal
(AA.VV, 2008) dell’INTERREG IIIC Beachmed-e.
Il litorale è caratterizzato dalla presenza di una spiaggia
Fig. 1 – Localizzazione dell’area di studio.
sabbiosa i cui sedimenti hanno dimensioni medie che rientrano
prevalentemente nella classe delle sabbie fini (CNR, 1981; LA
MONICA & RAFFI, 1996).
L’unico apporto solido fluviale significativo per
l’alimentazione della spiaggia proviene dal Fiume Astura, che
ha origine nei pressi di Carroceto (LT) e sfocia in prossimità di
Torre Astura. Esso si sviluppa per 51 km con un bacino
imbrifero di 269 km² e una portata liquida media, calcolata per
il 1990, di 1,44 m³/s (PAOLOCCI & SINISCALCHI, 1996).
L’andamento della linea di riva non è rettilineo ma
AREA DI STUDIO
Le dune presenti all’interno del Parco Nazionale del Circeo
costituiscono uno dei migliori esempi di cordoni dunali ancora
continui e discretamente conservati del territorio regionale
(Fig.1). Con un andamento parallelo alla linea di costa, si
sviluppano per circa 25 km nel tratto di litorale compreso tra
Capo Portiere e Torre Paola, coprendo poco più dell’80%
dell’unità fisiografica, delimitata a NW e SSE rispettivamente
dai promontori di Torre Astura e del Monte Circeo (LA
MONICA & RAFFI, 1996). Questo tratto di litorale presenta una
graduale variazione di orientamento da NW-SE a NNW-SSE
risultando esposto ai mari di Mezzogiorno (S), Libeccio (SW)
e Ponente (W). Inoltre, il settore più settentrionale, non
protetto dal Promontorio del Monte Circeo, è esposto anche ai
mari provenienti da SE mentre quello più meridionale, non
protetto dal promontorio di Capo d’Anzio e da Torre Astura,
risulta esposto anche ai mari provenienti da NW
(GIOVAGNOTTI et alii, 1980).
Fig. 2 – (a) Schema relativo alla morfologia delle cuspidi (modificato da
www.seafriends.org). (b) Cuspidi rilevate nell’area antistante il lago di
Fogliano, sulle immagini relative all’anno 2005.
presenta, per la maggior parte del suo sviluppo, un andamento
cuspidato, documentato anche in letteratura (GIOVAGNOTTI et
alii, 1980, PALLOTTINI, 2005), ascrivibile alla presenza di sand
waves.
Le sand waves sono ondulazioni ritmiche della linea di riva
caratterizzate da visibili horns ed embayments (Fig. 2a). Esse
possono presentare un’ampia variabilità di scala e, a differenza
BEACH - DUNE SYSTEM INTERACTION AND EVOLUTION
delle cuspidi, normalmente associate alla presenza di edge
waves e rip currents (ad es. GUZA & INMAN, 1975; KOMAR,
1971; KOMAR, 1998; THORNTON et alii, 2007), sono per lo più
legate alle correnti lungo riva e sono caratterizzate da una certa
mobilità (PRUSZAK et alii, 2008).
Le sand waves presenti in questo tratto di litorale,
documentate almeno a partire dalla fine degli anni 70
(GIOVAGNOTTI et alii, 1980; PALLOTTINI, 2005), sono
caratterizzate da un’ampiezza molto variabile, che va da pochi
metri a diverse decine di metri, e mostrano una migrazione nel
tempo (Fig. 2b).
Parallelamente alla linea di costa, si sviluppano i quattro
laghi costieri di Fogliano, dei Monaci, di Caprolace e di
Sabaudia, che coprono un tratto di litorale di circa 22 km (LA
MONICA & RAFFI, 1996) interrompendone la continuità tramite
i canali di marea, costruiti negli anni trenta nel corso dell’opera
di bonifica che ne modificò profondamente l’originaria
conformazione (BONO, 1985). La loro genesi è dovuta
all’azione di sbarramento ad opera dei cordoni dunari, ancora
oggi presenti, che li separano dal mare.
Da Torre Astura fino al Promontorio del Circeo il litorale
sabbioso risulta infatti caratterizzato da un sistema dunale
molto esteso che e si innalza gradualmente sul mare sino a
raggiungere le quote maggiori presso Torre Paola (CAMPO &
LA MONICA, 2006).
Consolidati per la maggior parte da vegetazione costiera
specializzata, tipica dell’ambiente mediterraneo, hanno
un’altezza che varia da 8 ÷ 10 m fino ad oltre 20 m
(GIOVAGNOTTI et alii, 1980; CAMPO & LA MONICA, 2006).
Negli anni ‘30 la dinamica del sistema è stata bloccata dalla
costruzione della strada costiera in corrispondenza del suo asse
longitudinale che, oltre ad impedirne la libera evoluzione
morfologica (ossia il libero avanzamento ed arretramento che
gli consentirebbe di limitare i danni prodotti dall’azione
erosiva delle mareggiate), ha anche incrementato l’erosione
dovuta a fenomeni di ruscellamento e contribuito a rendere
l’intera area costiera più accessibile nella stagione estiva
(BOVINA et alii, 2003).
DATI UTILIZZATI
Il tratto di litorale in esame è stato analizzato tramite
l’acquisizione di diverse tipologie di variabili influenti sul
sistema spiaggia – duna e relative alla morfologia (ad es.
ampiezza di spiaggia e duna, estensione del cordone dunale,
presenza di forme di erosione naturale), alla dinamica
(tendenza evolutiva del piede della duna, della linea di riva,
evoluzione della copertura vegetale), all’impatto antropico (ad
es. presenza ed estensione delle aree edificate, degli
stabilimenti balneari, di strade e camminamenti sulla duna) e
alla vegetazione dunale (tipologia e grado di copertura della
vegetazione).
Tali variabili, illustrate in tabella 1, sono state acquisite
89
mediante l’interpretazione e il confronto di foto aeree ed
immagini satellitari relative ad un intervallo di tempo di 28
anni (dal 1977 al 2005).
Le foto aeree stereoscopiche acquisite il 16 ottobre 1977
dalla ditta Ferretti, hanno una scala nominale di 1:13.000 e
sono state messe a disposizione dal Dipartimento di Scienze
della Terra dell’Università di Roma “Sapienza”.
Le immagini utilizzate per l’anno 1998-99 sono costituite
da fotografie aeree da alta (Volo Italia 1998-1999, in scala
nominale 1:40.000, disponibili on line sul Portale Cartografico
Nazionale) e da bassa quota (circa 300 fotogrammi riferiti al
1998, in scala nominale 1:13.000, appartenenti a coperture
aerofotografiche stereoscopiche pancromatiche b/n realizzate
dalle ditte: Rossi, Brescia, Alisud e Portici).
Le immagini satellitari relative all’intera costa laziale,
messe a disposizione dal Centro di Monitoraggio della Regione
Lazio, sono state acquisite nel giugno 2005 dal satellite
Quickbird 2 della DigitalGlobe®. Il Quickbird 2. Lanciato il
18 ottobre 2001, esso ha un'orbita eliosincrona, acquisisce le
immagini da un’altezza di 450 km e attualmente è il satellite
civile con la definizione spaziale più elevata. La risoluzione
geometrica al nadir delle immagini è di 0.61 m nel
pancromatico, di 2.44 m nel multispettrale ed una risoluzione
radiometrica di 11 bit.
METODOLOGIA
In questo lavoro, i dati relativi al 1999, messi a
disposizione dal Dipartimento di Scienze della Terra
dell’Università di Roma “Sapienza”, sono stati acquisiti
mediante fotointerpretazione nell’ambito del PRIN “I depositi
eolici ed il flusso di sedimenti spiaggia - duna” (CAMPO & LA
MONICA, 2006). I dati relativi al 1977 sono stati acquisiti
applicando la stessa metodologia, descritta di seguito.
Le immagini riprese nel 1977 sono state interpretate
mediante l’utilizzo della seguente strumentazione:
- Stereoscopio Aviopret Wild APT 2, che permette
ingrandimenti da 3 a 15.5 volte.
- Stereoscopio a specchi Wild ST 4, che consente sia una
visione alla scala del fotogramma sia ingrandimenti 3x e
8x.
- Stereoscopio tascabile con oculari 2x, indispensabile
durante le verifiche di terreno.
I dati relativi al 2005 sono stati acquisiti mediante
interpretazione a video utilizzando il software ESRI ArcGIS©
v. 8.1.
Al fine di verificare che i dati acquisiti fossero corretti
durante la fotointerpretazione, oltre all’utilizzo di dati ausiliari,
sono state pianificate verifiche di terreno ponendo una
particolare attenzione a quei tratti di litorale in cui le
caratteristiche ambientali e morfologiche hanno generato dubbi
e/o sono state di difficile comprensione/interpretazione.
Dal momento che i fotogrammi relativi al 1977 erano
E. PALLOTTINI & S. CAPPUCCI
90
disponibili esclusivamente in forma cartacea, sono stati
digitalizzati mediante l’uso di uno scanner (EPSON GT
12000). La scansione è stata eseguita a una risoluzione di 400
dpi secondo toni grigi a 8 bit.
Successivamente, le immagini sono state georeferenziate
nel sistema di riferimento UTM, Ellissoide e datum WGS84
(Fuso 33N) in conformità a quanto stabilito dal progetto
INfrastructure for Spatial Information in Europe (INSPIRE,
2005). I punti di controllo a terra (Ground Control Points GCP) necessari alla referenziazione sono stati rilevati dalle
ortofotografie del 1999 disponibili on line sul Portale
Cartografico Nazionale. Poiché i dislivelli presenti nell’area
esaminata sono modesti, sono state attribuite ai pixel
coordinate planimetriche (e non plano-altimetriche) in quanto
l’effetto di spostamento del rilievo (relief displacement),
dovuto alla proiezione centrale dei fotogrammi, può essere
ritenuto trascurabile.
Le immagini satellitari Quickbird del 2005 sono state
fornite già georeferenziate nel sistema di riferimento UTM
ED50 e sono state convertite in UTM WGS84 (ROSSI, 2003).
Una volta acquisite tutte le immagini in formato digitale, è
stato possibile trasferire ed archiviare i dati rilevati all’interno
di un geodatabase implementato a partire da quello creato nel
corso del progetto PRIN “I depositi eolici ed il flusso di
sedimenti spiaggia - duna” (AA.VV., 2005; VALPREDA, 2006)
SPIAGGIA
EMERSA
MORFOLOGIA
PRESSIONE
D’USO
VEGETAZIONE
DINAMICA
e la cui struttura è sintetizzata nella tabella 1.
L’analisi è stata circoscritta al tratto di litorale in cui è
presente il cordone dunale (da Capo Portiere a Torre Paola),
nella fascia di territorio compresa tra la battigia e la strada
litoranea, che corre in corrispondenza della cresta dunale. Tale
fascia rappresenta un elemento che interrompe la continuità del
sistema limitando quasi completamente al solo versante verso
mare la porzione di duna che scambia attivamente i sedimenti
con la spiaggia antistante. Tale scelta è stata dettata dalle
difficoltà riscontrate nel definire il limite interno della duna a
causa della presenza di una fitta vegetazione arborea e
arbustiva (CAMPO et alii, 2008).
La mancanza di visione stereoscopica nelle immagini
satellitari del 2005, ha reso inoltre incerto il posizionamento,
del piede della duna. Al contempo però, l’elevata definizione e
il notevole dettaglio tematico delle immagini utilizzate hanno
consentito di compiere ingrandimenti mirati fino alla scala di
1:1.000 permettendo, in alcuni casi, di superare questa
limitazione. Allo stesso scopo, è stato operato un confronto con
quanto rilevato nel 1999, confronto reso possibile grazie al
breve intervallo di tempo intercorso tra le due prese.
DUNA
Ampiezza (dalla cresta al piede
Ampiezza (dal piede
della duna)
della duna alla battigia)
Estensione lineare
%
di
lunghezza
rispetto
Estensione
lineare
all’estensione
dell’unità
(estensione dell’unità
fisiografica
fisiografica)
Forme di erosione naturale
Stabilimenti
Aree urbanizzate
Uso
Urbanizzaturistico permanenti
Urbanizzato sparso
zione
della
Stabilimenti
Stabilimenti
spiaggia temporanei
Strade e sentieri
Arborea (> 60%)
%
di
Arborea rada
copertura e
Arbustiva (> 60%)
tipologia
_
Arbustiva rada
della
vegetazione Ebacea (> 60%)
Ebacea rada
dunale
Asente
In
In avanzamento
Evoluzione
avanzamendel
piede Stabile
to
dunale
Trend
In arretramento
della
Stabile
Evoluzione In espansione
linea di
della
Stabile
riva
In
copertura
arretramento vegetaziona- In riduzione
le
Tab. 1 – Elenco delle variabili prese in considerazione per l’analisi della fascia
costiera oggetto di studio.
Fig. 3 – Esempio di delimitazione delle aree urbanizzate nel 1977, nel
1999 e nel 2005 nei pressi di Sabaudia. E’ possibile notare come nel
2005, grazie alla migliore risoluzione delle immagini satellitari, le
superfici edificate sono state perimetrate con maggiore accuratezza.
La migliore risoluzione delle immagini satellitari del 2005,
ha inoltre consentito: (a) una delimitazione più accurata delle
aree urbanizzate ed una conseguente riduzione delle aree non
edificate incluse nei poligoni classificati come “urbanizzato
sparso” (Fig. 3); (b) una individuazione più chiara di tipologia
e copertura della vegetazione dunale che ha influenzato, di
fatto, i criteri di assegnazione di queste variabili.
L’analisi morfologica del sistema spiaggia – duna è stata
effettuata utilizzando il software Digital Shoreline Analysis
System (DSAS) 3.2 (THIELER et alii, 2005). DSAS è
un’estensione di ESRI ArcGIS© v.9.x che permette di
calcolare la variazione di serie storiche di shapefiles lineari
tramite la generazione di transetti perpendicolari ad una linea
di riferimento (baseline) appositamente creata dall’operatore.
Nel presente studio, la baseline è stata posizionata in
BEACH - DUNE SYSTEM INTERACTION AND EVOLUTION
corrispondenza della strada costiera, che corre parallelamente
alla linea di costa e la cui posizione è rimasta invariata
nell’arco temporale considerato. Successivamente, il software
DSAS è stato utilizzato per calcolare sia la variazione della
linea di riva che del piede della duna negli anni 1977, 1999 e
2005 (Fig. 4) lungo 566 transetti creati con un interasse di 50
m tra Torre Astura e Torre Paola.
91
I dati di input, di output e le variabili da essi ricavate, sono
schematicamente elencati nella tabella 2.
RISULTATI E DISCUSSIONE
L’analisi condotta ha permesso di ottenere diversi risultati.
Quelli ritenuti più significativi riguardano: (a) la valutazione
dei cambiamenti avvenuti e la definizione dell’attuale stato di
conservazione e (b) la morfologia del sistema spiaggia – duna
analizzato. Tali risultati verranno trattati separatamente.
(a) Valutazione dei cambiamenti intercorsi e definizione
dell’attuale stato di conservazione del sistema spiaggia - duna
Per quanto riguarda l’impatto antropico, a partire dal 1977,
buona parte della spiaggia è stata gradualmente occupata da
strutture turistiche, sia permanenti che temporanee, passando
da 2,96 ha nel 1977 a 16,62 ha nel 2005 (Tab. 3). Si osserva
invece una diminuzione delle aree caratterizzate dalla presenza
di edifici sparsi che passano da 35,43 ha nel 1977 a 30,40 ha
nel 2005 (Tab. 3).
Fig. 4 – Layout che illustra gli output del software DSAS, utilizzato per
calcolare sia la variazione della linea di riva che del piede della duna
negli anni 1977, 1999 e 2005.
ƒ
Dati di input
Principali dati di
output
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
Variabili calcolate
a partire dai dati di
output
ƒ
ƒ
ƒ
Serie temporali (1977, 1999, 2005) di
shapefiles lineari:
- Piede della duna
- Linea di riva
Baseline
Transetti
Azimuth
Distance (File *.dbf)
Distanza tra la baseline e i punti di
intersezione tra ciascun transetto e gli
shapefiles
Net Shoreline Movement (NSM) (File
*.dbf)
Variazione lineare tra lo shapefile meno
recente e quello più recente
Ampiezza del sistema spiaggia – duna
(distanza tra la baseline e la linea di riva)
nel 1977, nel 1999 e nel 2005
Ampiezza della duna (distanza tra la
baseline e il piede della duna) al 1977, nel
1999 e nel 2005
Ampiezza della spiaggia (distanza tra la
linea di riva e il piede della duna) nel 1977,
nel 1999 e nel 2005
Variazione lineare della linea di riva negli
intervalli di tempo 1977-1999 e 1999-2005
Variazione lineare del piede della duna
negli intervalli di tempo 1977-1999 e 19992005
Tab. 2 – Dati di input, di output e parametri ricavati dall’analisi
morfologica mediante DSAS®.
Edifici sparsi
Stabilimenti
balneari
Suerficie
antropizzata
complessiva
1977
35,43 ha
2,96 ha
38,39 ha
1999
34,87 ha
6,90 ha
41,78 ha
2005
30,40 ha
16,62 ha
47,02 ha
Tab. 3 - Tipologia ed estensione delle aree antropizzate presenti nell’area di
studio nel 1977, 1999 e 2005.
Oltre agli effetti diretti causati dalla costruzione di nuovi
edifici e strutture balneari, l’aumento delle presenze turistiche
durante la stagione estiva ha causato un accesso incontrollato
alla spiaggia e lo sviluppo di sentieri attraverso la duna con un
conseguente danneggiamento della continuità della copertura
vegetazionale per effetto del calpestio (CURR et alii, 2000;
LARANJEIRA et alii, 2007).
Erosione
naturale
Sentieri
e
Camminamenti
Strade
Estensione
complessiva
dei varchi
1977
22,7 km
12,0 km
26,9 km
61,63 km
1999
22,2 km
13,9 km
26,9 km
63,00 km
2005
19,3 km
16,4 km
26,9 km
62,63 km
Tab. 4 - Tipologia ed estensione lineare dei varchi presenti da Torre Astura a
Torre Paola nel 1977, 1999 e 2005.
Le forme di erosione sia naturale che antropica (Tab. 4),
mostrano, a livello generale, un aumento tra il 1977 (61,6 km)
ed il 1999 (63,0 km) ed una diminuzione dal 1999 al 2005
(62,6 km). In particolare, quelle di origine naturale appaiono in
riduzione, passando da 22,7 km nel 1977 a 19,3 km nel 2005,
E. PALLOTTINI & S. CAPPUCCI
92
mentre sentieri e tracce di calpestio sono in aumento, passando
da 12,0 km nel 1977 a 16,4 km nel 2005. Un’ipotesi plausibile
appare quella secondo cui, nei tratti non protetti o sottoposti ad
una maggiore pressione turistica, una parte delle forme di
erosione di origine naturale potrebbe essere stata utilizzata dai
bagnanti come via preferenziale di accesso alla spiaggia
trasformandole, nel tempo in sentieri (Fig. 5).
L’attribuzione della tipologia della vegetazione è risultata
piuttosto difficoltosa, mostrando come la mappatura e la
80.00
70.00
60.00
1977
1999
2005
50.00
40.00
30.00
20.00
10.00
0.00
ALBERI
ARBUSTI
ARBUSTI SPARSI
VEGETAZIONE
ERBACEA
VEGETAZIONE
ASSENTE
Fig. 7 – Estensione (espressa in ettari) delle aree vegetate nel 1977, 1999 e
2005 in relazione alla tipologia e al grado di copertura della vegetazione
dunale.
Paserella per
l’accesso alla spiaggia
1977
2005
Fig. 5 – Esempio, nella zona antistante il Lago di Fogliano, di un’area in cui
un varco di origine naturale rilevato nel 1977 è stato successivamente
utilizzato per la costruzione di una passerella per l’accesso alla spiaggia.
Inoltre, nel 1977, il settore più settentrionale del litorale,
che si estende da Capo Portiere all’estremità settentrionale del
Lago di Sabaudia, risulta interessato solo da forme di erosione
naturali, poiché le prime tracce di camminamenti si rilevano
solo a partire dal 1999, denotando il minore sfruttamento
turistico di quest’area rispetto al litorale più meridionale,
dall’estremità settentrionale del Lago di Sabaudia a Torre,
molto più compromesso già negli anni ’70. Per meglio
evidenziare queste differenze, nella fig. 6 è stata visualizzata
l’estensione lineare dei varchi naturali ed antropici nei due
10000.00
Settore a
11890.32
12000.00
12000.00
10742.51
10000.00
Settore b
6000.00
6000.00
3248.51
4000.00
5263.07
5889.00
0.00
0.00
1977
695.51
3644.34
4000.00
661.14
4044.13
2000.00
0.00
1999
2005
132.00
130.00
128.00
126.00
124.00
122.00
120.00
118.00
116.00
114.00
112.00
1977
1999
2005
6424.71
2468.93
2000.00
I risultati relativi all’evoluzione morfologica del cordone
dunale sono riassunti nella figura 8 e nella tabella 5.
1977
8000.00
8000.00
(b) Analisi morfologica del sistema spiaggia - duna
ESTENSIONE (ha)
Varco di
origine naturale
classificazione delle aree dunali vegetate sono strettamente
legate all’interpretazione soggettiva dell’operatore che esegue
le operazioni oltre che dalla risoluzione delle immagini
utilizzate.
Ad esempio, sia nel 1977 che nel 2005 sono state rilevate
aree coperte da vegetazione arborea che, invece, risultano
assenti nel 1999, i cui fotogrammi sono stati interpretati da un
altro operatore. Un discorso analogo può essere fatto per
quanto riguarda le aree non vegetate o coperte da vegetazione
erbacea.
1999
2005
Fig. 6 – Evoluzione dell’estensione lineare (espressa in m) dei varchi naturali
(■) e dei varchi antropici (■) nel settore dunale che si estende da Capo Portiere
all’estremità settentrionale del Lago di Sabaudia (a) e dall’estremità
settentrionale del Lago di Sabaudia a Torre Paola (b).
settori sopra citati Paola (denominati settori a e b).
E’ stato infine rilevato il grado di copertura delle diverse
comunità vegetali presenti sulla duna (Fig. 7).
Fig. 8 – Estensione del cordone dunale nel 1977 (129,79 ha), 1999
(118,07 ha) e 2005 (121,26 ha).
Il cordone dunale, nel 2005 occupa una superficie pari a
121,26 ha rispetto ai 118,07 ha del 1999 e ai 129,79 ha 1977,
presentando comunque un’ampiezza media costante nel tempo
pari a circa 43 ÷ 45 m, passando da un minimo di 7 ÷ 9 m ad
un
massimo di 113÷108 m, nei pressi di Torre Paola.
La spiaggia antistante presenta anch’essa caratteristiche
costanti nel tempo, mostrando un’elevata variabilità tra
ampiezza minima e massima (~ 10 ÷ 110 m) e un’ampiezza
BEACH - DUNE SYSTEM INTERACTION AND EVOLUTION
1977
SPIAGGIA
EMERSA
1999
2005
DUNA
1977
1999
2005
A min
09,91
14,61
10,76
7,67
1,93
9,19
A media
34,00
39,87
36,14
45,42
43,90
45,12
A max
98,34
108,65
114,71
113,97
108,11
108,11
Tab. 5 - Ampiezza (A) della spiaggia emersa e della duna (espressa in m) nel
1977, 1999 e 2005.
93
all’evoluzione delle sand waves individuate. Questa ipotesi
sembra trovare conferma nella figura 11, sempre riferita al
litorale antistante il lago di Fogliano, che mostra un esempio di
trasporto di sedimenti lungo riva tra il 1977 e il 2005.
Dall’osservazione
dell’accumulo
dei
sedimenti
in
corrispondenza delle foci armate che interrompono la
continuità del litorale (Fig. 12) si può ipotizzare che le sand
waves siano migrate da NW verso SE (secondo la direzione
prevalente delle correnti di deriva presenti in quest’area).
media compresa tra ~ 34 m e 39 m (Tab. 5).
Inoltre, le ampiezze minime della spiaggia emersa
riscontrate nei tre anni (1977, 1999 e 2005) corrispondono
sempre all’embayment di una cuspide, definito come il punto in
cui la linea di riva assume la posizione più vicina al limite
interno della spiaggia emersa (Fig. 9).
L’analisi della variazione areale del sistema, relativa alla
Fig. 12 - Accumulo dei sedimenti in corrispondenza delle foci armate che
interrompono la continuità del litorale, relativo all’anno 2005.
Dall’andamento della linea di riva, si può dedurre che le correnti di deriva
presenti in quest’area hanno una direzione prevalente che va da NW verso SE.
Fig. 9 - Ampiezze minime della spiaggia emersa nel 1977, 1999 e 2005 in
corrispondenza dell’embayment di una cuspide, indicato con la freccia rossa.
La linea gialla indica la linea di riva. Aggiungere i termini sulle figure.
superficie compresa tra la strada costiera e la battigia, e della
spiaggia emersa (superficie compresa tra il piede della duna e
la battigia), mostra una forte dinamica erosiva nel periodo
compreso tra il 1944 e il 1977, e, a partire dal 1977,
un’inversione di tendenza che ha portato il sistema in una
condizione di generale equilibrio. I risultati sono riportati in
tabella 6.
SISTEMA SPIAGGIA-DUNA SPIAGGIA EMERSA
1977
1999
2005
235.64 ha
107.32 ha
255.51 ha
137.45 ha
250.97 ha
128.46 ha
Tab. 6 - Dati relativi alla variazione areale del sistema e della spiaggia emersa
tra il 1977 e il 2005.
Tuttavia, sebbene siano stati riscontrati alcuni tratti stabili
dove è stato possibile rilevare scambi di sedimenti tra la
spiaggia emersa e la duna, è generalmente possibile
suddividere il litorale in settori in avanzamento ed arretramento
in cui le tendenze evolutive di spiaggia e duna riscontrate sono
alternativamente concordi e discordi (Fig. 10).
La posizione di tali settori non è costante nel tempo, ed è
presumibile che la loro esistenza/persistenza sia legata
E’ stato infine possibile suddividere il litorale esaminato in
due zone distinte (in termini di sviluppo delle aree edificate,
degli stabilimenti e dei varchi antropici) e della tendenza
evolutiva generale del sistema. I risultati relativi a questi
parametri mostrano infatti una netta differenza tra la zona che
si estende da Capo Portiere fino all’estremità settentrionale del
Lago di Sabaudia, e quella che dal Lago di Sabaudia si estende
fino a Torre Paola. Quest’ultima, che ha subito i danni più
rilevanti a causa del massiccio impatto antropico, attualmente
risulta in erosione a differenza di quanto si rileva nella restante
porzione di litorale, in accrescimento, dove le condizioni meno
compromesse hanno probabilmente garantito al sistema una
maggiore capacità di auto protezione/resilienza.
CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE E ATTIVITA’
FUTURE
Sebbene l’analisi di foto aeree possa fornire importanti
informazioni sia sulle tendenze evolutive della linea di riva sia
sull’entità degli impatti antropici, è bene ricordare che
generalmente è possibile ottenere solo informazioni
bidimensionali limitando, di fatto, l’attendibilità dei risultati
(SAYE et alii, 2005; WOOLARD & COLBY, 2002) soprattutto per
quanto riguarda le considerazioni circa il bilancio sedimentario
dei litorali.
Tuttavia, pur tenendo presente questa limitazione, va
comunque sottolineato come la caratterizzazione e l’analisi
94
E. PALLOTTINI & S. CAPPUCCI
Fig. 10 - Variazione lineare (espressa in m) della linea di riva e del piede della duna negli intervalli di tempo 1977 – 1999 (a) e 1999 – 2005 (b) in corrispondenza
del litorale antistante il Lago di Fogliano. Tale tratto, esemplificativo dell’intero litorale analizzato, è contraddistinto dalla presenza di settori in avanzamento ed
arretramento in cui le tendenze evolutive della linea di riva e del piede della duna sono alternativamente concordi e discordi. In ascissa sono riportati i numeri
identificativi dei transetti creati per l’analisi morfologica.
Fig. 11 - Variazione lineare (espressa in m) della linea di riva negli intervalli di tempo 1977 – 1999 e 1999 – 2005 relativi al litorale antistante il Lago di Fogliano.
In ascissa sono riportati i numeri identificativi dei transetti creati per l’analisi morfologica.
morfologica condotta nel presente studio abbiano fornito
informazioni relative allo stato di conservazione e alla
dinamica del sistema analizzato.
I risultati mostrano chiaramente che i cambiamenti avvenuti
negli ultimi 30 anni sono ascrivibili soprattutto all’impatto
antropico, i cui effetti, diretti e indiretti, hanno modificato
profondamente il sistema dunale, in maniera sempre più
intensa procedendo da NW a SE.
Dal punto di vista vegetazionale, a causa delle difficoltà
incontrate nel rilevare le caratteristiche della vegetazione,
elemento fondamentale per la valutazione dello stato di una
duna dal punto di vista ecologico (VAN DER MEULEN &
SALMAN, 1996; WILLIAMS et alii, 2001; PROVOOST, 2007) così
come dei fattori morfologici e dei meccanismi di
erosione/deposizione che ne controllano la distribuzione
(ACOSTA et alii, 2007; WOLFE & NICKLING, 1993), è emersa la
necessità di condurre una caratterizzazione di maggior
dettaglio.
Dagli studi più recenti volti all’ottimizzazione delle
tecniche di classificazione e mappatura della vegetazione
tramite l’utilizzo di dati telerilevati, l’elaborazione di immagini
satellitari sfruttandone le proprietà spettrali (KUMAR et alii,
2001; THACKRAH et alii, 2002) e l’elaborazione di dati LIDAR
(DE LANGE et alii, 2004; RITCHIE et alii, 2001; WOOLARD &
COLBY, 2002) appaiono oggi le strade più promettenti e
vantaggiose per analisi relative all’evoluzione e al
monitoraggio della vegetazione dunale.
Dal punto di vista morfologico, l’analisi condotta ha
permesso di ottenere molte più informazioni relative alla
spiaggia emersa che alla duna costiera. Sebbene la variazione
della posizione del piede della duna, unitamente agli altri
parametri ricavabili da fotointerpretazione, sia in grado di
fornire alcune utili informazioni sulla dinamica del sistema
dunale, la difficoltà nel posizionare correttamente tale limite da
un lato e la mancanza di dati relativi alle altezze (e quindi ai
volumi) dall’altro, rendono tali informazioni insufficienti per
una più corretta interpretazione e valutazione dello stato di
conservazione e dello stadio evolutivo della duna. Al contrario,
nonostante le valutazioni relative alla spiaggia emersa si basino
su dati bidimensionali, le informazioni ottenute hanno
BEACH - DUNE SYSTEM INTERACTION AND EVOLUTION
permesso di stimare con buona approssimazione l’evoluzione
del sistema e della linea di riva tra il 1977 e il 2005 e di
comprendere alcuni elementi legati alla dinamica delle sand
waves rilevate lungo il litorale esaminato. In questo contesto,
particolare interesse riveste la possibile relazione tra la
comparsa ed evoluzione delle forme erosive sulla superficie
dunale e la dinamica di linee di riva ad andamento cuspidato
(THORNTON et alii, 2007).
Sebbene in letteratura siano state riportate evidenze a
sostegno di tale correlazione, in questo studio preliminare non
è emerso un chiaro nesso in proposito. E’ stata invece rilevata,
in alcuni settori, una corrispondenza tra l’ampiezza della
spiaggia ed il trend della duna retrostante, mostrando che
spiagge caratterizzate da un’ampiezza superiore ai 40 m,
presentano una duna in accrescimento.
Al fine di comprendere più in dettaglio queste interazioni,
andrebbe condotta una caratterizzazione che preveda: (1)
un’analisi dell’evoluzione stagionale delle sand waves e delle
dune costiere per analizzarne l’eventuale interazione breve
termine (2) un’analisi delle forzanti meteomarine dell’area e
(3) uno studio delle condizioni meteo climatiche nel periodo di
tempo analizzato (1977-2005).
A questo proposito, l’utilizzo del LIDAR (AA.VV., 2008)
per l’acquisizione di numerosi dati ad elevata risoluzione per la
caratterizzazione di sistemi dunali (ANDREWS et alii, 2002;
WOOLARD & COLBY, 2002) e la quantificazione delle
variazioni della spiaggia (SALLENGER et alii, 2003) sembra
costituire una possibile soluzione per superare le limitazioni
legate al metodo della fotointerpretazione.
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Ringraziamenti
Si ringrazia il Prof. Giovanni Battista La Monica per aver
reso disponibili i dati acquisiti nell’ambito del PRIN “I
depositi eolici ed il flusso di sedimenti spiaggia - duna” e il
Prof. Umberto Simeoni per la supervisione.
Rendiconti online Soc. Geol. It., Vol. 8 (2009), 98-100
Analisi morfo-strutturale del Salento Meridionale tramite DEMs
E. RICCHETTI (†), M. PALOMBELLA (*) & G. RICCHETTI (*)
ABSTRACT
Analisi morfo-strutturale del Salento Meridionale tramite DEMs
This study presents the preliminary results of a morpho-structural analysis
performed using DEMs generated by photogrammetric and radargrammetric
means, compared with results obtained using field data.
Key words: DEM, morpho-structural, photogrammetry,
radargrammetry
Il risultato di questo studio conferma il notevole contributo
preliminare dei modelli di elevazione del terreno, comunque
ottenuti, agli studi morfo-strutturali.
AREA DI STUDIO
Il territorio scelto ricade nel F° 536 Ugento, localizzato
all’estremità sud occidentale della Puglia affacciata sul Golfo
INTRODUZIONE
Sono state analizzate le evidenze morfo-strutturali
dell’estremità meridionale della Penisola Salentina (Foglio N°
536 UGENTO) sulla base di DEMs estratti da fonti di dati
diverse e confrontate con lo schema morfo-strutturale
realizzato sulla base di recenti rilevamenti di campagna
(progetto CARG).
Allo scopo sono stati utilizzati un DEM generato con tecniche
fotogrammetriche e uno con tecniche radargrammetriche
estratti rispettivamente da immagini ottiche e da immagini da
satellite SAR ad alta risoluzione (ANSAN V. & THOUVENOT E.,
1998; CORSETTO M. & PÉREZ ARAGUEZ F., 1999; GORTE,
B.G.H. & KOOLHOVEN W., 1990; TOUTIN TH., 1995;
RICCHETTI E., 2005). Inoltre, è stato generato un DEM da
curve di livello, utilizzato anche per verificare la qualità dei
primi due.
In particolare sono state processate una coppia di immagini
stereo SPOT Pan acquisita nel 1996 e una coppia stereo di
immagini Radarsat Fine mode del 1998. Dalle immagini SPOT
si è generato un DEM avente 10 metri di risoluzione usando
tecniche di fotogrammetria digitale. Le immagini Radarsat
sono state ricampionate ad una risoluzione di 10 metri prima di
generare il DEM (RICCHETTI E., 2005). Per quanto riguarda il
DEM generato dai dati vettoriali si è effettuata una
interpolazione lineare delle curve di livello a scala 1:25.000
(tavolette edite dall’ IGMI).
_________________________
(*) Dipartimento di Geologia e Geofisica, Università degli Studi di Bari,
Bari
Fig. 1 – Area di studio
di Taranto (fig. 1). In particolare, è compreso nella parte
meridionale del Salento indicata con il toponimo di Serre
Salentine
Gli aspetti morfoselettivi di questo territorio, sono dominati da
un sistema di dorsali con sommità sub-pianeggianti allineate in
direzione NNO-SSE ed elevazione massima non superiore ai
200 metri, limitate da ripidi gradini di faglia sul lato orientale
con interposte depressioni variamente estese in evidente
correlazione con i fondamentali caratteri geologici, stratigrafici
e tettonici locali.
I rilievi, localmente indicati col nome di Murge o Serre
Salentine, sono costituiti da formazioni carbonatiche cretaceo –
99
E. RICCHETTI ET ALII
mioceniche; le depressioni sono coperte da depositi terrigeni
plio-pleistocenici (RICCHETTI G., in corso di stampa).
Il confronto con lo schema morfo-strutturale (fig 5) elaborato
mediante il rilevamento diretto sul terreno mostra evidenti
convergenze con i modelli fotogrammetrici e radargrammetrici.
ANALISI MORFO-STRUTTURALE
Il modello ottenuto dalle immagini Radarsat (fig. 2) evidenzia
chiaramente la distribuzione altimetrica areale del territorio
delineando approssimativamente le delimitazioni tra i rilievi
(Serre) e le interposte depressioni.
Le delimitazioni fra queste aree sono messe chiaramente in
evidenza nel modello ottenuto dalle immagini SPOT (fig. 3).
Qui sono inoltre ben visibili i ripidi margini nord-orientali
delle Serre e altri particolari (lineazioni di faglia, e forme di
rilievo di secondo e terzo ordine) oltre alla distribuzione
altimetrica della superficie.
CONSIDERAZIONI FINALI
Va fatto presente che l’errore dei DEMs generati dalle
stereocoppie Radarsat e SPOT usando un approccio sia
radargrammetrico sia fotogrammetrico evidenzia una migliore
qualità dei DEMs ottenuti da dati ottici rispetto ai dati SAR.
Comunque, l’errore del DEM Radarsat è accettabile
considerando la qualità delle immagini, affette da rumore di
speckle e dal basso livello di pre-processing (RICCHETTI E.,
2005).
Inoltre, il rumore e l’effetto di smoothing del DEM
radiometrico è principalmente una conseguenza della bassa
Fig. 2 – DEM generato da stereocoppia Radarsat
Fig. 4 – DEM generato da curve di livello
Fig. 3 – DEM generato da stereocoppia SPOT
Fig. 5 – Schema morfo-strutturale (rilevamenti CARG F° Ugento n. 536)
Ulteriori dettagli morfo-strutturali emergono dal modello
ricavato da dati vettoriali (fig 4).
accuratezza di individuazione di punti omologhi nell’algoritmo
di image matching (TUPIN F. & NICOLAS J.M., 2002;
100
ANALISI MORFO-STRUTTURALE DEL SALENTO MERIDIONALE TRAMITE DEMS
RICCHETTI E., 2005). Al riguardo, sono in corso ricerche
finalizzate all’attenuazione dei rumori nel tentativo di
migliorare in particolare la qualità del DEM ottenuto dalle
immagini Radar.
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