Analisi statistica degli eventi di risospensione dei sedimenti in

ECOMORFODINAMICA FLUVIALE ED ESTUARINA: INTERAZIONE TRA IDRODINAMICA, TRASPORTO SOLIDO E VEGETAZIONE
Analisi statistica degli eventi di risospensione dei sedimenti in
ambienti lagunari
Carniello L.1, G. Botter1 & A. D’Alpaos2
1
Università di Padova, Dipartimento ICEA, via Loredan 20 – e-mail: [email protected],
[email protected]
2
Università di Padova Dipartimento di Geoscienze, via Gradenigo 6 – e-mail:
[email protected]
SOMMARIO
Una descrizione precisa dei fenomeni di messa in sospensione, trasporto e rideposizione dei
sedimenti è fondamentale quando si voglia indagare l'evoluzione morfologica a lungo termine
delle diverse strutture morfologiche che caratterizzano gli ambienti a marea.
È stato ampiamente dimostrato che negli ambienti lagunari relativamente poco profondi il
moto ondoso generato dal vento è il processo fisico naturale maggiormente responsabile per la
risospensione dei sedimenti che costituiscono il fondale. Le correnti di marea sono invece in
grado di rimobilitare i sedimenti solo all'interno dei canali principali ma risultano
fondamentali per la ridistribuzione dei sedimenti all’interno di tutto il bacino (Mariotti et al.,
2010; Carniello et al., 2011).
Per questi motivi è stato sviluppato un modello matematico in grado di descrivere l’erosione,
il trasporto e la rideposizione dei sedimenti in ambito lagunare per effetto combinato delle
correnti di marea e le onde del vento considerando la contemporanea presenza di sedimenti
coesivi e incoerenti nonché l’effetto stabilizzante della vegetazione sui sedimenti che
costituiscono il fondale. Il modello è stato calibrato e testato integrando sia osservazioni
puntuali ad alta risoluzione temporale sia mappe di torbidità ad elevata risoluzione spaziale
ottenute analizzando immagini satellitari (Carniello et al., 2011, 2012, 2014).
Figura 1. Distribuzione di probabilità degli interarrivi calcolati analizzando i risultati del
modello in termini di BSS e di SSC per una singola stazione (indicata nella mappa).
Il modello è stato quindi applicato alla laguna di Venezia, simulando un intero anno, il 2005,
che si è dimostrato di essere un anno "rappresentantivo" per le caratteristiche di vento e marea
(D’Alpaos et al., 2013). I risultati del calcolo relativi all’evoluzione temporale degli sforzi di
attrito al fondo (BSS) e della concentrazione di sedimenti in sospensione (SSC) sono stati
analizzati sulla base del metodo "Peaks Over Threshold" una volta scelto un opportuno valore
di soglia per BSS, (i.e. sforzo di attrito critico) e per SSC (tale da escludere la torbidità non
prodotta da fenomeni di risospensione da moto ondoso). Le analisi condotte hanno permesso
di dimostrare, avvalendosi del test di Kolmogorov-Sminrnov, che gli eventi risospensione, in
termini sia di BSS sia di SSC, possono essere modellati come processi di Poisson marcati
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FLUIDO E MORFO-DINAMICA
essendo il tempo di interarrivo tra due picchi successivi (Figura 1) una variabile stocastica
caratterizzata da distribuzione esponenziale. Le stesse analisi evidenziano, inoltre, come
anche la distribuzione di probabilità dell’intensità e della durata delle eccedenze sopra soglia
sia esponenziale.
Figura 2. Distribuzione spaziale del tempo medio di interarrivo calcolato analizzando i
risultati del modello in termini di BSS (a) e di SSC (b).
Le mappe di Figura 2 mostrano la distribuzione spaziale dei tempi di interarrivo medi di
eventi eccedenti i valori di soglia sia per BSS sia per SSC ed evidenziano come entrambi i
processi possano essere descritti come processi di Poisson nella quasi totalità della laguna
ad esclusione (aree in nero) delle zone di barena più interne e dei canali principali dove la
risospensione è da ascrivere esclusivamente alle correnti di marea. In particolare, risulta
evidente come le aree centrale e meridionale della laguna siano quelle caratterizzate da
tempi di interarrivo più brevi il che risulta indirettamente confermato dall’intenso
processo erosivo che caratterizza tale porzione della laguna (D’Alpaos, 2010). Risulta
altresì evidente l’effetto stabilizzante dovuto alla presenza di una estesa prateria di
fanerogame in laguna meridionale (riquadro in Figura 2) considerato nel modello in modo
semplificato annullando la risospensione nelle aree vegetate.
Il presente studio mette in evidenza come le distribuzioni di probabilità degli interarrivi delle
eccedenze di BSS e SSC ma anche l’intensità e la durata delle eccedenze stesse possano
essere usate nello studio dell’evoluzione morfologica a lungo termine del bacino lagunare
veneziano, o di bacini simili per caratteristiche e forzanti, seguendo un approccio di tipo
MonteCarlo e generando serie sintetiche di eventi di rispospensione statisticamente
equivalenti alle sequenze reali.
Riferimenti bibliografici
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L. D’Alpaos (2010). “Fatti e misfatti di idraulica lagunare. La Laguna di Venezia dalla di-versione dei fiumi alle
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G. Mariotti, S. Fagherazzi, P.L. Wiberg, K.J. McGlathery, L. Carniello e A. Defina (2010), Influence of storm
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doi:10.1029/2009JC005892.
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