La siccità del bacino del Po a partire dalle deformazioni della Terra
Un’analisi dettagliata del periodo di siccità del 2022 nel bacino del fiume Po rivela come sia possibile monitorare le risorse idriche utilizzando i dati di deformazione del terreno
di Francesco Pintori e Enrico Serpelloni
Ricordate la calda estate del 2022? Il sole bruciava senza tregua e il cielo era di un azzurro implacabile, senza una nuvola all’orizzonte. Gli abitanti delle regioni del nord Italia guardavano con preoccupazione il fiume Po, che scorreva lento e ridotto a un filo d’acqua rispetto alla sua maestosità abituale. Il livello del fiume era così basso che alcuni tratti ricordavano deserti. Le foto inquietanti di quel periodo le ricordiamo tutti. Quella che stava colpendo l’area del bacino del Po non era una semplice ondata di calore estiva, ma la peggiore siccità che l’Italia avesse visto negli ultimi due secoli.
Possiamo fare qualcosa per gestire situazioni di questo tipo? Possiamo prevenirle?
Per rispondere a queste domande importanti, scienziati e ricercatori hanno cominciato a utilizzare tecnologie avanzate per misurare il contenuto d’acqua nel sottosuolo.
Capire come varia il contenuto d’acqua nel tempo e nello spazio, infatti, consente di
sviluppare strategie efficaci per affrontare le sfide idriche del futuro.
Come monitorare il contenuto d’acqua terrestre?
Misurare il contenuto d’acqua del terreno in maniera diretta è pressoché impossibile ed ancora più complicato è valutare come questo contenuto d’acqua varii nel tempo. Possiamo però provare a stimarlo.
Per cercare di avere una valutazione dell’entità di un fenomeno siccitoso sono stati
sviluppati degli indici che consentono di ottenere una fotografia della situazione e poter così valutare la gravità dell’evento.
Un esempio è l’Indice Standardizzato di Precipitazione e Evapotraspirazione (SPEI),
che stima la differenza tra quanta acqua “entra” grazie alle precipitazioni e quanta “esce” a causa dell’evapotraspirazione rispetto ad un valore medio calcolato nel periodo 1981-2020.
In Figura 1 è riportata la mappa dell’indice di siccità SPEI-12 relativa al periodo agosto 2021 – agosto 2022. Più il colore rosso è intenso, meno acqua ha visto quella zona. Il bacino del fiume Po è quello definito dalla linea verde.
Questi indici non consentono però di valutare la variazione del contenuto d’acqua di una regione e quindi di quantificare la siccità idrologica. Tali indici infatti non considerano alcuni determinanti parametri, come il tipo di terreno presente in una certa area, la capacità che esso ha di trattenere o meno l’acqua o gli eventuali flussi sotterranei che possono portare ad una redistribuzione delle risorse idriche.
Per questo motivo, per valutare le variazioni di contenuto d’acqua nel sottosuolo si usa un approccio diverso. Un esempio è la tecnica che utilizza misure di deformazione verticale del terreno.
Misurare lo spostamento del terreno per valutare la quantità d’acqua
Tale approccio utilizza la misura degli spostamenti verticali della superficie terrestre ottenuti, per esempio, attraverso le misure fornite da stazioni Global Navigation Satellite System (GNSS).
La tecnica GNSS sfrutta una rete di satelliti per misurare con precisione millimetrica la
posizione e i movimenti di un determinato punto. Il sistema più noto è il GPS, che usiamo tutti i giorni per valutare la nostra posizione sulla superficie terrestre. Il posizionamento satellitare in questo caso viene utilizzato non per conoscere la posizione di un oggetto in rapido movimento (la nostra automobile che si muove in autostrada) ma per calcolare lo spostamento verticale di punti ancorati al terreno, i quali si muovono verso l’alto o verso il basso a causa dell’incremento o del decremento del contenuto di acqua.
Qual è la relazione tra deformazione verticale del suolo e variazione del contenuto d’acqua?
Quando il contenuto d’acqua nel terreno aumenta, questo esercita un carico maggiore sulla crosta terrestre. Di conseguenza il terreno subisce uno spostamento verso il basso, come quando ci sediamo su una palla ed essa si schiaccia a causa del peso del nostro corpo. Al contrario, quando il contenuto d’acqua diminuisce, il minor peso comporta un movimento verso l’alto della superficie terrestre (Figura 2).
Le serie temporali di spostamento ottenute dall’analisi dei dati GPS mostrano, come
prevedibile, una certa periodicità annuale: le stazioni si sollevano in estate, quando è più secco, e si abbassano in inverno. Durante il perdurare di un periodo di siccità, si registra una tendenza al sollevamento, dal momento che la quantità d’acqua che raggiunge il terreno in inverno è minore di quella che si perde in estate a causa dell’evaporazione.
Misurando gli spostamenti del terreno e conoscendo le caratteristiche elastiche della crosta terrestre, cioè quanto essa si deforma se soggetta ad un certo carico, è dunque possibile risalire alle variazioni di peso causate dalle fluttuazioni del contenuto d’acqua misurando gli spostamenti del terreno. Questo metodo permette di stimare quindi le variazioni del contenuto d’acqua nel tempo e nello spazio.
Il caso del bacino del PO
In un recente studio, ricercatori INGV hanno utilizzato le misure di spostamento verticale di oltre 250 stazioni GNSS presenti nell’area che comprende il bacino del Po e le zone ad esso contigue (Figura 3) al fine di di studiare le variazioni del contenuto d’acqua del sottosuolo, in particolare tra gennaio 2021 e agosto 2022.
Lo studio ha messo in evidenza la deformazione del terreno che in alcuni punti dell’area analizzata ha raggiunto valori di sollevamento fino a quasi 1 cm nel periodo considerato. La distribuzione spaziale delle variazioni di contenuto d’acqua indica una maggiore perdita d’acqua nella parte meridionale del bacino e nel settore settentrionale del bacino del Po (Figura 4).
Nell’arco temporale 2021-2022, culminato nella più grave siccità degli ultimi due secoli, stimiamo che l’entità della perdita d’acqua nel bacino del Po tra gennaio 2021 e agosto 2022 corrisponda a circa 70 Gton (pari a 70 miliardi di tonnellate d’acqua!). È un volume immenso: una quantità leggermente maggiore di quanto contenuto nel lago di Garda!
Sappiamo che a causa del riscaldamento globale questi eventi siccitosi saranno sempre più frequenti ed intensi. Per mettere in atto le migliori politiche per affrontare questo problema, è necessario riuscire a misurare e controllare costantemente nel tempo il contenuto d’acqua nel sottosuolo. In quest’ottica, i dati GNSS si sono rivelati essere uno strumento molto utile per ottenere informazioni rapide e puntuali sul livello di siccità idrologica di un’area. E’ così possibile avere le informazioni che servono per attuare le migliori pratiche per affrontare un problema destinato ad aggravarsi nel prossimo futuro per effetto dei cambiamenti climatici in atto.
Per approfondire: