Il respiro delle montagne

La superficie terrestre si muove con spostamenti ciclici che ricordano i movimenti del sistema respiratorio di un essere vivente. Le reti di monitoraggio geofisico, come un gigantesco stetoscopio, sondano lo stato dei polmoni di Gaia.

di Roberto Devoti

Avete mai sentito parlare dell’ipotesi Gaia? La Terra descritta da Lovelock negli anni ’80, immaginata come un complesso organismo vivente. Una culla che ci alimenta e ci protegge favorendo le condizioni ottimali per la vita, anche al variare delle condizioni esterne. La Terra-Gaia veniva intesa come un vero e proprio organismo vivente, capace di guidare e regolare le sue interazioni con l’ambiente.

Una recente ricerca ha scoperto i movimenti ciclici di un’ampia regione montuosa delle Alpi orientali che ricordano molto quelli del nostro sistema respiratorio. Gli studi sono stati condotti sull’altopiano del Cansiglio, a cavallo tra le province di Pordenone, Treviso e Belluno. Attraverso misure geodetiche effettuate con strumenti GPS affiancati da clinometri, è stato possibile determinare gli spostamenti del massiccio, registrandone  i movimenti analoghi a quelli di un respiro.

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Stazione GPS per il monitoraggio dei movimenti del suolo. L’antenna geodetica, protetta da un involucro a forma di cupola (radome), è ancorata al suolo attraverso un pilastrino di cemento.

I movimenti scoperti sono ripetitivi e coincidenti con le precipitazioni piovose. In seguito ad una forte pioggia si nota infatti una dilatazione dell’intero massiccio montano a cui segue una lenta e graduale contrazione, un vero e proprio respiro della montagna. Le frecce evidenziate in figura mostrano le direzioni del movimento in superficie nei punti dove sono installati i sensori GPS, concomitanti ad una forte precipitazione piovosa avvenuta nell’autunno 2011.

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La zona dell’altopiano del Cansiglio. Le frecce indicano la direzione dei movimenti misurati dal GPS in seguito ad una forte pioggia.

Dai dati raccolti in quelle occasioni, il gruppo di ricercatori INGV ha scoperto una stretta relazione tra lo spostamento orizzontale del terreno e la pioggia. In particolare, si è potuto comprendere che lo spostamento è proporzionale alla quantità di pioggia caduta. In queste condizioni, il movimento della montagna avviene in modo sincrono alla pioggia che lentamente si infiltra impregnando il massiccio. In questa fase la montagna si gonfia nelle direzioni delle frecce. L’acqua immagazzinata nelle cavità della montagna infine sgorga in corrispondenza delle tre sorgenti del fiume Livenza (indicate in celeste nella figura), poste ai piedi della montagna e lentamente il massiccio si sgonfia fino a ritornare al punto di partenza. Il movimento si avvia ad ogni pioggia e si ripete oscillando sempre lungo la stessa direzione. Nel linguaggio di Gaia, la montagna inspira ed espira l’acqua attraverso gli “alveoli” delle cavità carsiche, similmente all’aria che attraversa i nostri polmoni.

Il fenomeno non è costante ma varia nel corso dell’anno con la quantità di precipitazioni, alternandosi tra stagioni umide e aride. Inoltre le precipitazioni variano anche su periodi più lunghi: ci sono anni in cui piove più abbondantemente ed altri in cui piove di meno. Sono le cosiddette oscillazioni climatiche, che variano sul lungo periodo (da decenni a secoli) e sono causate dall’interazione di fenomeni atmosferici e astronomici.

Le variazioni climatiche causano mutamenti significativi dei volumi di acqua nelle falde acquifere, ovvero i serbatoi naturali della nostra acqua potabile. Con questo studio, i ricercatori hanno potuto sperimentare un metodo indiretto per monitorare le riserve di acqua nelle falde attraverso i tenui e lenti movimenti della superficie terrestre legate a questo fenomeno. L’esistenza di questi movimenti è stata osservata anche in altre zone montane, come in Irpinia, in Abruzzo e lungo tutto l’arco alpino fino in Slovenia.

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Il grafico mostra i movimenti (curve in alto) osservati in un’ampia zona dell’Abruzzo tra i massicci del Nuria-Velino e del Gran Sasso. La curva in basso mostra la quantità media di precipitazioni nell’area (Devoti et al., 2018). Si nota una stretta relazione tra la piovosità (in blu) e i movimenti misurati in superficie.

Gli studi hanno confermato l’origine climatica dei movimenti osservati attraverso precise analisi delle oscillazioni annuali e di lungo periodo (4-5 anni) che interessano soprattutto le catene montuose sedimentarie delle Alpi e degli Appennini. La scoperta di questo fenomeno di dilatazione e contrazione causate dalle fessure nella roccia e dei condotti carsici sotterranei, che nei periodi di piena si dilatano e si contraggono a tal punto da deformare tutta l’area sovrastante, fino in superficie,  è simile a ciò che avviene nei nostri polmoni durante la respirazione.

La prossima sfida è la comprensione di questi fenomeni ad un livello tale da poter quantificare e prevedere gli andamenti delle fluttuazioni dei corpi idrici sotterranei attraverso un monitoraggio dei movimenti della superficie terrestre. In conclusione, si tratterebbe di utilizzare le reti di monitoraggio geodetiche (GPS) come un gigantesco stetoscopio per sondare lo stato dei “polmoni” di Gaia. Un aiuto prezioso per controllare le risorse idriche naturali indispensabili alla vita di Gaia e dei suoi abitanti.


Per approfondire:

  • Braitenberg C. et al., 2019, Terrain uplift due to natural hydrologic overpressure in karstic conduits, Scientific Reports, in stampa, doi: 10.1038/s41598-019-38814-1.
  • Devoti R. et al., 2015, Hydrologically induced slope deformations detected by GPS and clinometric surveys in the Cansiglio Plateau, southern Alps, Earth and Planetary Science Letters, 419, 134-142, doi:10.1016/j.epsl.2015.03.023
  • Devoti R. et al., 2018, Long-term strain oscillations related to the hydrological interaction between aquifers in intra-mountain basins: A case study from Apennines chain (Italy), Earth and Planetary Science Letters, 501, 1-12, doi:10.1016/j.epsl.2018.08.014.
  • Serpelloni E. et al., 2018. Hydrologically induced karst deformation: Insights from GPS measurements in the Adria-Eurasia plate boundary zone., Journal of Geophysical Research, 123, doi:10.1002/2017JB015252
  • Silverii F. et al., 2016, Transient deformation of karst aquifers due to seasonal and multiyear groundwater variations observed by GPS in southern Apennines (Italy), Journal of Geophysical Research, 121, 8315–8337, doi:10.1002/2016JB013361.

Immagine di copertina: dolina nell’altipiano del Cansiglio (impermeabilizzata dai sedimenti) che raccoglie l’acqua piovana per brevi periodi, chiamate “Lame” dai locali.

Foto di S. Del Mese