Protezione Civile - Provincia Autonoma di Trento

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Permafrost e copertura nevosa

 

Il Servizio Geologico della Provincia autonoma di Trento, congiuntamente con le Università di Padova e Pavia, ha ideato e sperimentato un nuovo metodo di misura dell’altezza del manto nevoso, basato sull’utilizzo di sensori che registrano sia la temperatura che l’intensità luminosa. Lo scopo è di monitorare gli scambi energetici all’interfaccia suolo-atmosfera in terreni in condizioni di permafrost.

 

 
FIG. 1: sensore HOBO Pendant® Temperature/Light Data Logger
FIG. 1: Sensore HOBO Pendant® Temperature/Light Data Logger

 

La presenza al suolo della neve ricopre un importante ruolo nell’influenza del regime termico del suolo e gli scambi energetici all’interfaccia suolo-atmosfera. La neve, come noto, è un ottimo isolante e limita la perdita di calore del suolo, con conseguente innalzamento della temperatura media annua del suolo rispetto a quella dell’aria. La copertura nevosa, in termini di spessore, persistenza al suolo durante l’anno ecc., è sicuramente uno dei principali fattori che guida i processi periglaciali negli ambienti alpini e che determina la presenza/assenza di permafrost. Esistono strumenti molto precisi che permettono il monitoraggio della presenza e dell’evoluzione del manto nevoso stagionale (stazioni meteo con nivometro sonar), oppure è possibile monitorare il manto nevoso effettuando misure manuali direttamente in situ. Questi metodi hanno costi elevati, richiedono un considerevole sforzo logistico e, negli ambienti alpini, possono esporre l’operatore a notevoli rischi.

 
FIG. 2: Dettaglio dell’installazione dei sensori
FIG. 2: Dettaglio dell’installazione dei sensori

 

Per questi motivi, in moltissimi siti alpini, non è possibile effettuare dei monitoraggi continui della copertura nevosa, e risulta quindi difficoltoso ottenere informazioni relative a questo importante fattore che condiziona i processi periglaciali. Vari autori hanno sviluppato un metodo che prevede l’utilizzo di data logger, a basso costo, che registrano la temperatura, i quali disposti verticalmente su un’asta permettono di monitorare lo spessore della neve comparando le temperature misurate in atmosfera con quelle misurate al di sotto della superficie nevosa. Questo metodo, nonostante alcune limitazioni, è un buon compromesso tra costi relativamente ridotti e dati rilevabili, ed è stato proficuamente usato in Canada. Il metodo, testato anche dal nostro gruppo di lavoro, è risultato talvolta poco affidabile, probabilmente a causa di alcune problematiche legate alla capacità di tali sensori di monitorare tipologie di neve con caratteristiche differenti da quelle ove è stato testato il metodo sopra menzionato.

 

 
FIG. 3: operazioni di manutenzione alla stazione di monitoraggio installata nel sito di Cima Uomo
FIG. 3: Operazioni di manutenzione alla stazione di monitoraggio installata nel sito di Cima Uomo

 

Il Servizio Geologico della Provincia autonoma di Trento congiuntamente con le Università di Padova e Pavia ha quindi ideato e sperimentato un nuovo metodo di monitoraggio della copertura nevosa basato sull’utilizzo di sensori che registrano sia la temperatura che l’intensità luminosa, i quali oltre ad offrire maggior affidabilità nei nostri ambienti, permettono anche di essere utilizzati in numero minore per asta neve e permettono di rilevare anche spessori minimi di neve al suolo (5 cm), cosa che l’utilizzo di soli termometri non permette in quanto il manto nevoso per isolare il termometro in modo significativo dalle condizioni termiche dell’aria, necessita di spessori di circa 30 cm.

 

 

Il sistema di monitoraggio è costituito da sensori HOBO Pendant® Temperature/Light Data Logger (Fig. 1), sono data logger impermeabili, che registrano dati di intensità luminosa e di temperatura. L’intervallo di misurazione della temperatura va da -20°C a 70°C (con una risoluzione di 0.14°C a 25°C ed un’accuratezza di ± 0.53°C dai 0°C ai 50°C), mentre per quanto riguarda l’intensità di luce, l’intervallo di misurazione va da 0 a 320000 lux. I sensori sono installati lungo un palo di larice tramite l’utilizzo di supporti di metallo, ricoperti con supporto in legno (Fig. 2) così da mantenere il logger orizzontale durante tutto l’inverno. I sensori sono stati posizionati lungo l’asta ogni 40 cm a partire da 0 cm fino a 120 cm. I sensori infissi sul palo sono stati orientati a nord per ridurre l’effetto del riscaldamento sulla neve attorno al palo. L’intervallo di campionamento usato è di 2 ore sia per il dato di T° che per il dato di luminosità, questo per permettere la registrazione dei dati di tutto il periodo invernale. A 200 cm dal suolo è poi posizionato un sensore di temperatura con relativo schermo solare passivo per il monitoraggio della temperatura dell’aria; un secondo sensore di temperatura è posizionato pochi centimetri sotto il suolo per monitorare lo stato termico del terreno e quindi avere un ulteriore dato indiretto della presenza di permafrost nel sito di studio.

 
FIG. 4: Grafico della copertura nevosa al suolo nel sito di monitoraggio di Cima Uomo, relativo alla stagione invernale 2017-2018, confrontato con il dato analogo registrato dalle vicine stazioni di rilevamento di Meteotrentino situate a Passo Valles ed a Passo S. Pellegrino. Una copertura nevosa omogenea di spessore superiore al metro isola il terreno dagli scambi termici con l’atmosfera
FIG. 4: Grafico della copertura nevosa al suolo nel sito di monitoraggio di Cima Uomo, relativo alla stagione invernale 2017-2018, confrontato con il dato analogo registrato dalle vicine stazioni di rilevamento di Meteotrentino situate a Passo Valles ed a Passo S. Pellegrino. Una copertura nevosa omogenea di spessore superiore al metro isola il terreno dagli scambi termici con l’atmosfera

 

Ad oggi, sul territorio trentino, sono state installate 3 “aste neve”, così strutturate, attive in tre siti di monitoraggio del permafrost: si tratta di tre rock glacier, due situati nel Gruppo della Presanella (in val d’Amola ed a Sud del passo del Maroccaro) ed uno nelle dolomiti Orientali, al cospetto di Cima Uomo (Seppi et al., 2014; Seppi et al. 2019).

Le tre aste sono state installate nei siti sopra riportati dalla stagione invernale 2013-2014 e annualmente vengono eseguite le operazioni scarico dati e manutenzione (Fig. 3). L’elaborazione dei dati registrati dai sensori permette di ottenere un grafico relativo all’andamento dello spessore della neve con una precisione di 5 cm (Fig. 4).

Il sistema di monitoraggio descritto è stato testato presso il campo neve del Centro Valanghe di Arabba (ARPAV Veneto) nel corso della stagione invernale 2014-2015 fornendo ottima corrispondenza con le effettive misure.