le valanghe come fattore di rischio e di modificazione ... · relativa di valanghe di neve bagnata....
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Le valanghe come fattore di rischio e di modificazione ambientale
Michele Freppaz e Margherita MaggioniUniversità di Torino
Università degli Studi di TorinoLaboratorio Neve e Suoli Alpini (LNSA)
Istituto Scientifico Angelo Mosso (2901 m slm), Alagna Valsesia (VC)
PRINCIPALI ARGOMENTI DI RICERCA:
• Manto nevoso e proprietà del suolo
• Distribuzione del manto nevoso, pedogenesi e proprietà dei suoli
• Suoli stagionalmente innevati in un clima che cambia
• Caratteristiche della neve e dei suoli sulle piste da sci
• Movimenti lenti e veloci del manto nevoso
Università degli Studi di TorinoLaboratorio Neve e Suoli Alpini (LNSA)
MOVIMENTI DEL MANTO NEVOSO
LENTI…snow gliding
VELOCI…valanghe
▪ Qual è la dinamica di una valanga?Ed in particolare di una valanga piccola?
▪ Possiamo modellarla?
I primi modelli appaiono in Russia nel 1935…
VALANGHE
Modelli di dinamica delle valanghe: evento di progetto vs evento reale
Mappe di pericolo valangheDimensionamento di opere di difesa
Comprendere la dinamica «reale» del flusso
MODELLI SEMPLICI e BEN CALIBRATI MODELLI SOFISTICATI
Modelli di recente sviluppo…RAMMS
Conservazione della massa e della quantità di moto (con entrainment)plus
Random Kinetic Energy
variazioni di densità differenza tra il fronte e la coda della
valanga
fluidizzazione nel flusso
AGREEMENT DISAFA-Natrisk and WSL-SLF for the project “Application of RAMMS in Aosta Valley, Italy: Avalanche dynamics calculations for ski-run and road safety”
P.ta SeehorevalangheSant’Anna, Pista Nera
snow gliding
I nostri siti sperimentali nel massiccio sul Monte Rosa
Ist. A. Mosso
Pista Larici valanghe bagnate
Sito sperimentale della P.ta Seehore
VIDEO
Dati sperimentali7 dicembre 2010
Barbero, M., Barpi, F., Borri Brunetto, M., Bovet, E., Chiaia, B., De Biagi, V., Frigo, B., Pallara, O., Maggioni, M., Freppaz, M., Ceaglio, E., Godone, D., Viglietti, D., Zanini, E. (2013). A new experimental snow avalanche test site at Seehore peak in Aosta Valley (NW Italian Alps) - Part II: engineering aspects. Cold Regions Science and Technology, 86, 14-21, doi10.1016/j.coldregions.2012.10.014.
Maggioni, M., Freppaz, M., Ceaglio, E., Godone, D., Viglietti, D., Zanini, E., Barbero, M., Barpi, F., Borri Brunetto, M., Bovet, E., Chiaia, B., De Biagi, V., Frigo, B., Pallara, O. (2013). A new experimental snow avalanche test site at Seehore peak in Aosta Valley (NWItalian Alps) - part I: Conception and logistics, Cold Regions Science and Technology, 85, 175-182, http://dx.doi.org/10.1016/j.coldregions.2012.09.006.
Laser scanning27 marzo 2010
BILANCIO di MASSA
Fotogrammetria
7 dicembre 2010
VELOCITA’ del FRONTE
In campo…
EROSIONE e DEPOSITO
Simulazione con RAMMS extended
7 dicembre 2010
Back calculations di valanghe ben documentate (Seehore)
Maggioni et al., in progress. Simulating small avalanche dynamics.
5 marzo 2011
5 marzo 2011
Ricerche in corso…▪ Erosione/deposito lungo il percorso.▪ Influenza di valanghe precedenti o accumuli/erosione da
vento.▪ Qual è la vera superficie di scorrimento?▪ Regime di flusso e pressioni di impatto.
Take home message:▪ I siti sperimentali sono fondamentali per conoscere la
dinamica delle valanghe e per sviluppare modelli in grado disimulare la “realtà” del fenomeno.
▪ I modelli complessi non sono al momento utilizzabili daiprofessionisti che però hanno già a disposizione modelli piùsemplici e ben calibrati.
Monitoraggio e valutazione di situazioni critiche sulla via di accesso al Rifugio Fontana Mura in Val Sangone, Coazze (TO)
Settori per Bollettino Valanghe
Carta di Localizzazione Probabile delle Valanghe (SIVA - ARPA Piemonte)
Obiettivi del progetto
Analisi delle valanghe che possono raggiungere la strada
Realizzazione di un piano di monitoraggio locale
Ideazione di una procedura per valutare le situazioni critiche per la strada di accesso al rifugio
MIGLIORE CONOSCENZA
MIGLIOR PIANO DECISIONALE
Valanghe sulla via di accesso al rifugio
Simulazioni con RAMMS per trovare eventuali soglie critiche per il raggiungimento della strada!
Valanghe sulla via di accesso al rifugio
Piano di monitoraggio
Paline in cresta
«Campo neve»
Database
Legenda
……
Spedito alla Smart Data Platform
Procedura per la valutazione delle situazioni critiche
Passi concettuali:
1. Identificazione delle situazioni critiche, sulla base di letteratura specifica;
2. Descrizione di tali situazioni attraverso i dati raccolti nel Piano di monitoraggio;
3. Valutazione della situazione attuale (descritta dai dati registrati nel Piano di monitoraggio) per confronto con le situazioni critiche identificate.
1. Identificazione delle situazioni valanghive critiche
Neve fresca
Neve ventata
Valanghe da slittamento
Neve bagnata
Strati deboli persistenti(neve vecchia)
VALANGHE SPONTANEE
2. Descrizione delle situazioni attraverso i parametri registrati nel Piano di monitoraggio
Neve fresca Valanghe da slittamento
- HN misurata al campo neve e/o alle paline sopra una certa soglia;- Valutazione delle nevicate previste. - HN misurata al campo neve e/o paline sopra una
certa soglia;- Valutazione delle nevicate previste;- Presenza di suolo nudo caldo prima della nevicata;- Osservazione di glide cracks.
3. Valutazione della situazione attuale
DATI ATTUALI
dal database
SEuna delle situazioni è
ONALLORA
la situazione attuale è critica
Routine di confronto con le situazioni critiche
individuate, nella Smart Data Platform
Progetto Inte.Ri.M
The Internet of Things for Natural Risk Management
• Realizzazione di un sistema di monitoraggio low cost;• Implementazione di una piattaforma di raccolta ed analisi dati
in tempo reale sviluppata con strumenti IoT;• Analisi di situazioni di pericolo valanghe sia dal punto di vista
tecnico che economico/gestionale.
Le domande concrete:Quanto costa prevenire con opere di protezione fissa e/o attività di monitoraggio? Quanto si perde in termini economici di indotto per una valle che viene bloccata da una valanga?
… in attesa di fondi…… in cerca di casi studio reali…
www.scatol8.net …una prima applicazione all’Istituto Angelo Mosso…
protalus rampart («nivomorene»)
Neve e Valanghe: agenti di modificazione ambientale
Lawinen Zug o avalanche furrows
(Miyazaki, 1937 e Sugiyama et al., 1987)
Lawinen Zug o avalanche furrows
(Miyazaki, 1937 e Sugiyama et al., 1987)
Erosione del suolo ad opera delle valanghe
Quando le valanghe sono difondo e/o scorrono attraversoaree prive di copertura nevosapossono incorporare ingentiquantità di suolo, detriti organicie minerali
Le aree di studio
Mont de La Saxe
Lavancher
Mont Blanc Massif
Brenva Glacier
Il sito valanghivo di Lavancher
Dislivello: 2000 m
Rocce calacaree: inghiottitoi
Valanghe che scorrono in aree non innevate
Confortola, G., Maggioni, M., Freppaz, M., Bocchiola, D. (2012) Modelling soil removal from snow avalanches: a case study in the Italian Alps. Cold Regions Science and Technology 70: 43-52, 2012.
Modellizzazione dell’erosione del suolo ad opera delle valanghe
Adattamento di un modellodi dinamica delle valanghe
Erosione del suolo possibilelungo l’intero percorso
Zona di accumulo
▪Anni: 2006, 2007, 2008▪Perimetrazione▪Stima del volume▪Campionamento regolare nella zona di accumulo (n=105)▪Prelievo (200 mL) dei primi 10 cm di neve
Freppaz M., Godone G., Filippa G., Maggioni M., Lunardi S., Williams M.W., Zanini E. (2010) Soil Erosion Caused by Snow Avalanches: a Case Study in the Aosta Valley (NW Italy). Arctic, Antarctic, and Alpine Research, Vol. 42, No. 4: 412–421
Marzo 2007
Entità del trasporto di suolo, detriti organici e minerali
2006: 240 Mg ha-1
2007: 38 Mg ha-1
2008: 10 Mg ha-1
Freppaz M., Godone G., Filippa G., Maggioni M., Lunardi S., Williams M.W., Zanini E. (2010) Soil Erosion Caused by Snow Avalanches: a Case Study in the Aosta Valley (NW Italy). Arctic, Antarctic, and Alpine Research, Vol. 42, No. 4: 412–421
Zona di accumulo
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
2006 2007 2008
% C
om
po
siti
on
of
the s
ed
imen
ts
scheletro (> 2 mm) (nero)detriti organici (> 2 mm) (grigio)terra fine (< 2 mm) (bianco)
Zona di accumulo
Caratteristiche del sedimento
Freppaz M., Godone G., Filippa G., Maggioni M., Lunardi S., Williams M.W., Zanini E. (2010) Soil Erosion Caused by Snow Avalanches: a Case Study in the Aosta Valley (NW Italy). Arctic, Antarctic, and Alpine Research, Vol. 42, No. 4: 412–421
Zona di accumulo
Caratteristiche del suolo (topsoil)
Carotaggio manuale
Rocks (%)
(>2mm)
Zona di accumulo
Caratteristiche del suolo (topsoil)
Fine Earth (%)
(<2mm)
In rosso la massima estensione dell’area valaghiva (dati Catasto Valanghe Regione Valle d’Aosta)
Movimenti del manto nevoso
VELOCI: le valanghe
Movimenti del manto nevoso
LENTI: lo snow gliding
Snow gliding
Danni causati dallo snow glidingSkilift Bärenfall, ski resort Amden, northern pre-Alps (CH)
Chairlift Pleus, ski resort Elm, northern Alps (CH)
Fonte: Margreth (2007)
Misure di protezione dallo snow gliding
Snow gliding
Scivolamento (lento, mm/giorno) del manto nevososu di un substrato (suolo, roccia……)
4 condizioni:
1. Ridotta rugosità superficiale
2. Inclinazione del pendio > 15°
3. T interfaccia substrato (e.g. suolo)/neve = 0 °C
4. Presenza di acqua libera che «lubrifica» l’interfaccia substrato/neve
1. Ridotta rugosità superficiale
2. Inclinazione del pendio > 15°
3. T interfaccia substrato (e.g. suolo)/neve = 0 °C
Istituto Scientifico A. Mosso, 2901 m slm
▪ Fusione del manto nevoso (I)
4. Presenza di acqua libera che «lubrifica» l’interfaccia substrato/neve
▪ Fusione del manto nevoso (II)
4. Presenza di acqua libera che «lubrifica» l’interfaccia substrato/neve
Anche eventi di pioggia su neve (ROS)
▪ Fusione del manto nevoso (III)
4. Presenza di acqua libera che «lubrifica» l’interfaccia substrato/neve
Fratture (glide cracks/bocche di balena) e corrugamenti del manto nevoso
▪ Fusione del manto nevoso (IV)
4. Presenza di acqua libera che «lubrifica» l’interfaccia substrato/neve
Valanghe da slittamento
Valanghe da slittamento e cambiamenti climatici
▪ Studi modellistici hanno ipotizzato poche variazioni quantitative, ma significativevariazioni nel regime dell’attività valanghiva, con un incremento della proporzionerelativa di valanghe di neve bagnata.
▪ In Svizzera, è stato evidenziato un incremento della percentuale di osservazioni divalanghe di neve bagnata rispetto alle valanghe di neve asciutta a partire dalla finedegli anni 80 del secolo scorso anche per la parte centrale dell’inverno, cioè dadicembre a febbraio.
▪ Le stagioni invernali 2008-2009 e 2013-2014 che sulle Alpi sud-orientali sono statetra le più nevose degli ultimi 100 anni, hanno evidenziato, in modo eclatante, unaproblematica particolare legata alle cosiddette valanghe da slittamento (glide-snow avalanches).
Martin E., Giraud G., Lejeune Y., Boudart G., 2001, “Impact of a climate change on avalanche hazard”, Annals of Glaciology, 32, 163-167.Eckert N., 2009, “Assessing the impact of climate change on snow avalanche activity in France over the last 60 winters using hierarchical Bayesian spatiotemporal change point models”, 8th World IMACS/MODSIM Congress, Cairns, Australia, 13-17 July 2009.Cagnati A., 2016. “Valanghe da slittamento, studi e prevenzione”, Ecoscienza n.2, 50-51.
Le aree di studio
Mont de La Saxe
Lavancher
Mont Blanc Massif
Brenva Glacier
23 Febbraio
27 Febbraio
1 Marzo
Mont de La SaxeInverno 2010
Foto Renzino Cosson
Tecniche di misura
Slittini di metallo e potenziometri
Tecniche di misura
Sensori di temperatura e umidità della neve e del suolo
Risultati
Misura dell’entità del movimento del manto nevoso
Ceaglio E., Mitterer C., Maggioni M., Ferraris S., Segor V., Freppaz M. (2017) The role of soil volumetric liquid water content during snowgliding processes. Cold Regions Science and Technology 136 (2017) 17–29
Risalita capillare d’acqua dal suolo verso il manto nevoso
4. Presenza di acqua libera che «lubrifica» l’interfaccia substrato/neve
Ceaglio E., Mitterer C., Maggioni M., Ferraris S., Segor V., Freppaz M. (2017) The role of soil volumetric liquid water content during snowgliding processes. Cold Regions Science and Technology 136 (2017) 17–29
4. Presenza di acqua libera che «lubrifica» l’interfaccia substrato/neve
Perdita di coesione del suolo
Ponti da neve
Area di distacco
Photo Renzino Cosson
Ponti da neve (1974)
Aree al di fuori dei ponti da neve
May, 2011
Grass rolls
Adapted from: Alexander Stahr, Ewald Langenscheidt 2014. Landforms ofHigh Mountains. Springer
Uno dei meccanismi
Zona di accumulo
Zona di accumulo
ESTATE:Nel suolo:▪ Bassa temperatura ▪ Elevato contenuto idrico
Le valanghe non sono solo fattori di rischio ma formidabili agentidi modificazione dell’ambiente montano
▪ La quantità di sedimenti che una valanga può trasportare èsignificativa (decine di Mg/ha)
▪ I movimenti veloci e lenti del manto nevoso possono alterare leproprietà del suolo
▪ Le proprietà del suolo (es. umidità) possono significativamenteinfluenzare i movimenti del manto nevoso
Suolo e neve: un sistema unico
Freppaz et al., 2018, Topsoil and snow: a continuum system. Applied Soil Ecology
Istituto Scientifico Angelo Mosso, Alagna Valsesia, 2901 m slm12 Dicembre 2018