Sezione 1: GEOLOGIA APPLICATA E GEOMORFOLOGIA

Le ricerche nel campo della previsione e prevenzione di eventi franosi a grande rischio si inquadrano del piano di attività del Centro di Competenza del Dipartimento della Protezione Civile Nazionale istituito presso il Dipartimento. L’attività di ricerca si articola in particolare nei seguenti settori: sviluppo di tecniche di previsione basate su modelli meteo-idrogeologici, analisi di misure di prevenzione e mitigazione del rischio; valutazione del rischio di frana nei centri abitati e lungo le linee di comunicazione; dinamica dei corsi d’acqua e interazione fiume-versante; stabilità delle sponde e delle difese arginali; analisi integrata del rischio e programmazione delle attività di Protezione Civile; sperimentazione di tecnologie innovative per la cartografia ed il monitoraggio del rischio idrogeologico.

 

 

Nel quadro dei compiti e delle funzioni assegnate dal Dipartimento Nazionale della Protezione Civile (DPC) al Centro di Competenza istituito presso il Dipartimento, sono in corso di svolgimento attività mirate all’integrazione delle informazioni derivanti da dati telerilevati con sensori attivi a microonde e passivi nell’ottico, da piattaforme satellitari, aviotrasportate o basate a terra, nella catena operativa delle attività di Protezione Civile, relative al controllo e monitoraggio del territorio per il rischio connesso a movimenti di massa (frane, sprofondamenti, subsidenza ed altri dissesti connessi con deformazioni del suolo).
In particolare il progetto è mirato alla costruzione di un settore del Centro Funzionale del DPC per il monitoraggio su area vasta, a scala di bacino, dei segni precursori di fenomeni di dissesto connessi a movimenti di massa localizzati, per i quali non è definibile con sufficiente affidabilità un modello di risposta agli eventi meteorologici di innesco. Tale settore costituisce pertanto una integrazione del sistema di previsione e sorveglianza meteo-idrologica basato sulla rete radar nazionale del DPC, che si adatta al preannuncio dei fenomeni parossistici caratterizzati da una risposta diretta e rapida rispetto agli eventi meteorologici.
Rientra in questo settore di attività la realizzazione, per conto del DPC, di un sistema di radar di sorveglianza per i rischi da processi di versante e meteo marini nell’isola di Stromboli.

 

 Monitoraggio satellitare dei dissesti nel centro abitato di Cerzeto (Calabria) durante la fase di emergenza.

 

Gestione sostenibile e tutela delle georisorse
Le ricerche in questo settore sono sviluppate soprattutto nell'ambito di progetti e di convenzioni con Enti pubblici territoriali. Esse si articolano nei seguenti temi principali: monitoraggio dei movimenti di massa mediante interferometria radar (SAR) con piattaforme satellitari o basate a terra; analisi del processo erosivo e valutazione della perdita di suolo in aree umide e semiaride mediante l’integrazione tra modellistica idrologica, telerilevamento e tecnologie GIS; definizione di criteri per la rinaturalizzazione degli alvei fluviali e per l’istituzione di fasce di pertinenza fluviale; applicazioni del telerilevamento e dei sistemi informativi territoriali per la valutazione delle risorse del territorio e per la mitigazione degli effetti della dinamica fluviale e costiera; analisi e controllo del dissesto idrogeologico per la Difesa del Suolo e la Pianificazione del Territorio; evoluzione del paesaggio ed interazione con l’ambiente costruito; valutazione degli effetti delle variazioni climatiche e dell'azione antropica sulle condizioni di degradazione dei versanti e degli alvei fluviali. 

 

 Analisi degli indicatori di sostenibilità ambientale.

 

 

Geotecnologie per la protezione dei beni culturali
Le ricerche in questo settore sono sviluppate soprattutto nell'ambito delle attività dell’International Consortium on Landslides (ICL). Tali attività riguardano essenzialmente: previsione e prevenzione del rischio idrogeologico nelle aree archeologiche; analisi dei processi di degradazione meteorica, di dissesto per frana e dei processi erosivi nei centri abitati storici; applicazione di nuove tecnologie per la diagnostica ed il monitoraggio di beni culturali a rischio; sviluppo di nuove tecnologie di prospezione geofisica per i beni culturali.
Il membri del Dipartimento hanno svolto un ruolo chiave per l’organizzazione dell’ICL formalizzato nel gennaio 2002 e che vede il supporto operativo dell’UNESCO, del WMO e della FAO, nonché la partecipazione di Enti ed Agenzie internazionali. Nell’ambito dell’ICL, il gruppo ha condotto un progetto di studio e monitoraggio delle condizioni di dissesto idrogeologico nella cittadella Incas di Macchu Picchu, patrimonio mondiale dell’Umanità. 

 

 

 Immagine da satellite dall’area di Machu Picchu (Perù) dove sono in corso ricerche del gruppo geologico-applicativo per conto dell’UNESCO e del governo peruviano.

 

Problematiche geologico - applicative delle grandi opere di ingegneria civile e mineraria
Analisi delle problematiche geologico-tecniche, geomorfologiche, idrogeologiche e geomeccaniche connesse con la pianificazione, progettazione e realizzazione di opere di ingegneria. Valutazione dell’impatto ambientale delle grandi infrastrutture viarie sulle componenti ambientali abiotiche. Elaborazione ed analisi di piani di monitoraggio ambientale, Individuazione di tecnologie di telerilevamento per il monitoraggio del territorio utilizzabili per indagini estese. Le principali attività hanno riguardato la linea ferroviaria Alta Velocità, la Variante di Valico Firenze - Bologna, i bacini di ritenuta ENEL in Toscana, le opere idrauliche nel bacino dell’Arno, i principali bacini estrattivi toscani, la rete nazionale di metanodotti SNAM.

 

 

 Operazioni di scavo di un tunnel della linea ferroviaria Alta Velocità Firenze-Bologna.

 

Morfotettonica
Le indagini riguardano la comprensione dell’evoluzione morfotettonica dell’Appennino Settentrionale in rapporto ai tempi e ai modi del sollevamento della catena e l’evoluzione morfotettonica di alcune aree dell'Appennino Settentrionale e della Toscana meridionale sulla base di analisi morfologiche di forme carsiche superficiali e profonde. I risultati maggiormente significativi sono stati ottenuti dalla quantificazione degli apporti sedimentari nei bacini intermontani dell’Appennino e nel bacino adriatico durante il Pliocene ed il Quaternario, nonché da una analisi di dettaglio degli effetti dei sollevamenti differenziali sullo sviluppo dei reticoli idrografici e dei sistemi carsici.

 

 Le Dolomiti orientali dove sono in corso studi di morfotettonica

 

Geomorfologia e sedimentologia costiera
Fin dai primi anni ’70, ricercatori afferenti al Dipartimento hanno partecipato ai principali programmi nazionali per lo studio della dinamica dei litorali. In questo ambito sono state condotte ricerche volte alla identificazione delle cause dell’erosione ed alle modalità con le quali essa si propaga lungo costa. Gli studi hanno anche consentito di mettere in evidenza la grande importanza che hanno avuto gli interventi effettuati sui bacini idrografici nell’equilibrio delle spiagge e come queste abbiano risentito, negli ultimi 2500 anni, delle dinamiche demografiche ed economiche che hanno interessato il retroterra. Negli ultimi anni una particolare attenzione è stata volta allo studio dell’effetto delle opere di difesa sulla dinamica dei sedimenti nel tratto protetto e nelle aree limitrofe. Molti degli studi condotti, spesso in regime di convenzione con Enti pubblici, sono stati utilizzati poi per l’impostazione di strategie di gestione integrata della fascia costiera e per la progettazione di difese costiere innovative, sulle quali è stato effettuato il monitoraggio. Il Dipartimento pubblica la rivista Studi costieri.

 

 

 Rilievo laser scanner del litorale toscano per lo studio della dinamica costiera e dei processi erosivi delle spiagge.

 

Valutazione, gestione e protezione delle risorse idriche
Le risorse idriche di superficie e sotterranee di buona parte della Toscana sono state valutate mediante indagini idrogeologiche e geofisiche, che hanno condotto alla redazione di bilanci idrici e idrogeologici. I risultati sono stati resi noti alle Autorità di Bacino, che li hanno utilizzati per la redazione dei Piani di Bacino e di Tutela delle risorse idriche. La vulnerabilità ed il rischio d’inquinamento degli acquiferi del Bacino del F. Arno sono l’oggetto di molte ricerche, finanziate dal CNR e da convenzioni con enti pubbilci. I risultati sono costituiti dalle Carte di Vulnerabilità degli acquiferi alluvionali, redatte con il metodo SINTACS, e dalla Carta del Rischio d’Inquinamento degli Acquiferi del Valdarno Medio, realizzata con una metodologia originale. Attualmente la valutazione del rischio d’inquinamento viene estesa a tutte le pianure alluvionali del bacino dell’Arno, con particolare attenzione alla valutazione del rischio per i campi pozzi degli acquedotti civili. Un’altra linea di ricerca riguarda l’intrusione marina negli acquiferi delle pianure costiere della Toscana: l’entità, i meccanismi di salinizzazione ed i suggerimenti per ostacolare il fenomeno sono stati analizzati in dettaglio nella maggior parte della costa. Nell’ambito di progetti europei il Dipartimento ha realizzato una metodologia rapida ed economica di caratterizzazione dei siti contaminati in Europa. La valutazione del rischio d’inquinamento nei siti da bonificare è un altro tema di ricerca sviluppato dal Dipartimento.

 

Mappatura della vulnerabilità degli acquiferi all’isola d’Elba.

 

Idrogeologia carsica
La ricerche in questo settore consistono nello studio idrogeologico di sorgenti carsiche fredde e calde della Toscana, allo scopo di quantificarne le risorse e di studiarne l’idrodinamica. Lo studio prevede attualmente il monitoraggio dei principali parametri fisici e idrochimici di alcune sorgenti.
Ad oggi, gran parte del lavoro ha riguardato gli acquiferi carsici delle Alpi Apuane, in cui è stata posta particolare attenzione ai problemi di vulnerabilità degli acquiferi e all’analisi dell'impatto delle cave di marmo sulle risorse idriche . 

 

 

La Buca di Equi (Alpi Apuane, Fivizzano) durante la piena eccezionale del corso d’acqua sotterraneo del maggio 2004 (portata presunta = 15 m3/s).

 

Geomorfologia carsica e paleoclimatologia da speleotemi
Le ricerche riguardano soprattutto l’individuazione e la caratterizzazione morfologica delle aree carsiche della Toscana. Allo stato attuale sono state oggetto di studio le Alpi Apuane e la Montagnola Senese. Ricerche sono in corso nelle aree carsiche costiere e in quelle sviluppate sui flysch calcarei dell’Appennino Settentrionale. In collaborazione con associazioni private e istituti di ricerca sono stati compiuti studi anche in altre aree carsiche del territorio italiano e all’estero: tra quest’ultime si ricordano le missioni compiute in Filippine, Venezuela e Messico. Dal 2000 ha preso avvio un progetto, che coinvolge diversi ricercatori provenienti da varie Università ed Enti di Ricerca, che prevede di ottenere ricostruzioni paleoclimatiche relative al Pleistocene superiore - Olocene da speleotemi; attraverso analisi sedimentologiche, chimiche, isotopiche e tessiturali.