Criosfera e permafrost
Aggiornamento 14 dicembre 2022
Un elemento caratteristico dell’area montana è rappresentato dalla criosfera, definita come la “porzione della Terra in cui l’acqua si trova allo stato solido”. In ambito alpino fanno parte della criosfera la neve stagionale e perenne, i ghiacciai, il permafrost, il terreno congelato e il ghiaccio che si forma su corsi d'acqua e laghi.
Tra le componenti della criosfera, il permafrost è sicuramente l’elemento più difficile da osservare, benché sia quello più diffuso al mondo, e per questo motivo viene definito come “la componente nascosta della criosfera”. Il permafrost (contrazione dei termini inglesi “perennially frozen ground”) viene definito come terreno o roccia che presenta una temperatura minore o uguale a 0 °C per almeno due anni consecutivi, indipendentemente dalla presenza di ghiaccio (Muller, 1947). La presenza del ghiaccio per la definizione del permafrost, quindi, non è un elemento fondante in quanto il materiale può essere secco o può contenere acqua allo stato liquido, anche se le temperature sono < 0 °C (ad es. a causa di sali disciolti o di falde in pressione che abbassano la temperatura di congelamento). Lo studio e il monitoraggio del permafrost sono relativamente recenti e negli ultimi anni hanno avuto un forte impulso grazie all’attenzione crescente posta dalla comunità scientifica e dall’opinione pubblica sia ai cambiamenti climatici, sia agli effetti del riscaldamento globale nelle aree alto alpine.
Infatti, il permafrost è direttamente collegato alle caratteristiche climatiche sia globali che locali ed il suo monitoraggio fornisce un importante contributo alla comprensione dei cambiamenti climatici in area montana, dei rischi naturali in alta quota e sul ciclo idrologico delle terre alte.
Arpa Piemonte ha avviato le attività inerenti al permafrost nel 2006. Nel 2009, grazie all’importante contributo del progetto europeo Alpine Space “PermaNET – Permafrost long-term monitoring Network” (2008÷2011), ha installato una rete di monitoraggio del permafrost alpino e ha implementato un servizio istituzionale specifico “B3.19 - Monitoraggio del permafrost” nell’ambito del quale vengono condotte tutte le attività di studio e monitoraggio del permafrost nelle Alpi piemontesi.
Le 5 stazioni piemontesi installate, distribuite in tutto l'arco alpino della regione, sono le seguenti (ubicazione geografica delle stazioni):
- Passo del M. Moro, quota 2870 m (Macugnaga, VB), pozzo di 30 m
- Passo dei Salati – Corno del Camoscio, quota 3020 m (Alagna Valsesia, VC), pozzo di 30 m
- Colle Sommeiller, quota 2985 m (Bardonecchia, TO), 3 pozzi di 5, 10 e 100 m
- Passo de La Colletta, quota 2850 m (Bellino, CN), pozzo di 30 m
- Passo della Gardetta, quota 2500 m (Canosio, CN), pozzo di 30 m
Alcune stazioni installate nel biennio 2009÷2010, danneggiate a causa di infiltrazioni d'acqua, sono state ripristinate e un report di sintesi descrive per immagini tale attività svolta principalmente nel periodo 2011÷2013, documentando, inoltre, i successivi interventi di sistemazione e trasformazione delle stazioni.
Nel 2016 ha preso avvio il progetto Interreg V-A Alcotra (Italia-Francia) “PrèvRiskHauteMontagne” (Azioni esemplari di resilienza delle comunità transfrontaliere per far fronte ai rischi naturali dell’alta montagna), di durata 18 mesi, nel quale sono state implementate le attività di studio e monitoraggio del permafrost in relazione ai rischi naturali. Grazie al finanziamento di tale progetto è stata installata una stazione di monitoraggio geotecnico-termico ad elevato contenuto tecnologico sulla cresta sud del M. Rocciamelone, alla quota di 3150 m.
Nel luglio 2019 è iniziato il progetto Interreg V-A Italia-Svizzera “RESERVAQUA” (Implementazione di una Rete di SERvizi per lo studio, la protezione, la Valorizzazione e la gestione sostenibile dell'ACQUA a scala locale e regionale su un territorio transfrontaliero alpino), della durata di 36 mesi in cui Arpa Piemonte, partner del progetto, approfondisce in particolare gli aspetti legati alle relazioni tra permafrost e risorsa idrica.
Collegate allo studio ed al monitoraggio della criosfera e dell’ambiente periglaciale, Arpa Piemonte si occupa anche del monitoraggio GST (Ground Surface Temperature), delle misurazioni BTS (Bottom Temperature of the Snow) e di approfondimenti specialistici.
Il monitoraggio GST viene effettuato tramite termometri inseriti nei geomateriali a profondità variabili da 2 a 100 cm. Tale monitoraggio analizza l’equilibrio termico della superficie terrestre che consente di valutare il trasferimento di calore tra atmosfera e geosfera. Un particolare ambiente in cui viene effettuato tale monitoraggio è quello delle cavità ipogee con e senza ghiaccio (maggiori informazioni nella Relazione Stato Ambiente 2020 e 2019).
Le misure BTS consistono in misure della temperatura dell’interfaccia neve-suolo, effettuate verso la fine dell’inverno o all’inizio della primavera, prima che inizi la fusione nivale. Se lo spessore del manto nevoso durante l’inverno è stato sufficientemente elevato (in genere > 80-100 cm), tale da consentire un completo isolamento tra atmosfera e geosfera, i valori rilevati sono legati all’equilibrio termico del flusso di calore derivante dal sottosuolo. In base a regole empiriche, se i valori BTS sono < -1,7 -2 °C è probabile che ci siano condizioni di permafrost. L’interpolazione su una superficie ampia di tali punti misura (meglio se distribuiti secondo un reticolo a maglie regolari) consente di spazializzare la distribuzione del permafrost.
Gli approfondimenti specialistici vengono effettuati in collaborazione con vari enti ed istituzioni, in occasione dei progetti europei o in ambito di collaborazioni sviluppate ad hoc. Tra le tecniche maggiormente utilizzate per tali approfondimenti vi sono le campagne geofisiche (tomografie di resistività elettrica, geo-radar, sisimica passiva) effettuate in collaborazione con le Università dell’Insubria e di Pisa. Tali indagini consentono di analizzare le caratteristiche del sottosuolo individuando in particolare la presenza di ghiaccio. Altre indagini vengono condotte in collaborazione con Arpa Valle d’Aosta, che si occupa di rilievi fotogrammetrici di precisione tramite “drone”, e con il CNR-IRSA ed il DIATI del Politecnico di Torino, coinvolti nell’analisi delle relazioni tra criosfera e le risorse idriche.
DATI ED APPROFONDIMENTI
BANCA DATI CRIOSFERA E PERMAFROST
RELAZIONE STATO AMBIENTE – CLIMA/Impatti/permafrost (2022, 2021, 2020, 2019, 2018, 2017, 2016)
IPA (International Permafrost Association) - Country Report (2021, 2020, 2017, 2015, 2014, 2012, 2011, 2010, 2009, 2008)
Report PrevRisk "Rischi naturali emergenti in alta montagna" (2018) (versione in italiano e in francese)
PRESENTAZIONI E SEMINARI
Permafrost e risorse idriche: il caso studio dei rock glacier (Presentazione del progetto Reservaqua al Meteolab 2020, 07 novembre. Web-conference, dal minuto 5:25 al minuto 5:45)
Monitoraggio del permafrost: installazione, manutenzione e gestione della rete strumentale (Webinar Università di Pisa, 24 maggio 2020)
Seminario “Permafrost ed ambiente periglaciale delle alpi piemontesi” (Torino, 02 febbraio 2018)
Permafrost monitoring in Piedmont Alps (MeteoMet International Workshop . Moncalieri, 15 febbraio 2017)
Studio e monitoraggio del permafrost e dell'ambiente periglaciale nelle Alpi piemontesi (Seminari Limnologici. Verbania, 02 febbraio 2016)
VIDEO
"La rete di monitoraggio del permafrost nelle Alpi Piemontesi": breve documentario che illustra le dell'attività svolta da Arpa nel biennio 2009÷2010, dagli studi preliminari, alla perforazione dei pozzi, all'installazione della strumentazione (in italiano)
The permafrost monitoring network in the Piedmont Alps English version
Le réseau de suivi du permafrost dans le Alpes piémontaises En français
"Permafrost Monitoring at Monte Moro pass": breve filmato che illustra le fasi finali dell’intervento effettuato il 16 ottobre 2012 alla stazione del Passo del M. Moro a quota 2870 m s.l.m. (Comune di Macugnaga, VB), testi in italiano e inglese (texts in Italian and English)
Installazione stazione del Rocciamelone sottotitolato in inglese (subtitled in English)
Intervista Piemonte Parchi: “Il permafrost si sta sciogliendo anche sulle Alpi” (breve e completa)
Spedizione in Antartide - Terra Australis Incognita
DOCUMENTI E PUBBLICAZIONI
Monitoraggio geotecnico e termico della cresta Sud del Monte Rocciamelone (2016)
Relationships among atmosphere-cryosphere-biosphere in a transitional glacial catchment (Sabbione Lake, North-Western Italian Alps) (2013)
Il ruolo dei processi criotici nell’evoluzione del paesaggio alpino: il caso di studio dei block stream del Complesso Ultrabasico di Lanzo (Alpi occidentali italiane) (2011)
Il cambiamento climatico: le attività di Arpa Piemonte su Stato, Impatti e Risposte (2011)
Cambiamenti climatici e loro effetti sul permafrost e sull’ambiente periglaciale alpino in Piemonte (2010)
