La presenza del manto nevoso caratterizza numerose aree del globo terrestre. In particolare circa il 30% delle terre emerse è coperto da un manto nevoso stagionale, mentre il 10% lo è permanentemente.
Dove la presenza del manto nevoso è stagionale, nel corso del disgelo si osserva un cospicuo rilascio di acqua in un breve periodo di tempo. Tale input, di fondamentale importanza per la vita degli organismi vegetali ed animali, condiziona fortemente anche la vita dell'uomo, influenzando ad esempio la disponibilità d'acqua per l'irrigazione, gli acquedotti e la produzione di energia idroelettrica.
Il rilascio d'acqua durante il disgelo primaverile può però costituire anche un fattore di rischio per le popolazioni, determinando la perdita di suolo per erosione e fenomeni alluvionali. Improvvisi episodi di disgelo, accompagnati da forti precipitazioni, possono infatti causare eventi alluvionali di notevole importanza.
I fenomeni di erosione del suolo sono particolarmente accentuati quando il processo di infiltrazione dell'acqua è ridotto per la presenza di orizzonti gelati e maggiore importanza assume lo scorrimento superficiale, in particolare nei tratti più ripidi. L'aggregazione del suolo diminuisce rapidamente e le perdite annuali di suolo possono raggiungere anche valori di alcune centinaia di kg ad ettaro.
Da non trascurare è inoltre l'influenza dello scioglimento del manto nevoso sulle caratteristiche chimiche del suolo e delle acque. Numerosi studi hanno infatti evidenziato come durante il disgelo primaverile circa l'80% delle specie ioniche accumulate nel manto nevoso durante l'inverno siano rilasciate nel corso del primo 30% di scioglimento, secondo un fenomeno definito ionic pulse. Nei primi giorni di disgelo è quindi molto elevato l'apporto di specie ioniche al suolo con potenziali conseguenze per la qualità dei corpi idrici. Se si prendono in considerazione ad esempio i nitrati, il suolo non solo non riesce a trattenerli ma ne è esso stesso una fonte, contribuendo all'incremento della concentrazione di questa forma di azoto nei corsi d'acqua con potenziali rischi per il patrimonio ittico.
Le informazioni relative al manto nevoso rivestono quindi una fondamentale importanza nella gestione e nel controllo non solo dei bacini montani, ma anche dei territori a valle e delle loro risorse idriche.
L'idrologia della neve è una disciplina scientifica che ha come obiettivo proprio la comprensione e la valutazione dei processi fisici di accumulo del manto nevoso, disgelo e dinamica dell'acqua di scioglimento. Principali temi d'indagine sono la valutazione della quantità d'acqua trattenuta sotto forma di neve, le perdite d'acqua nell'atmosfera per sublimazione, il periodo, la velocità e la quantità dello scioglimento del manto nevoso ed il destino delle acque risultanti.
Un parametro di fondamentale importanza nella valutazione del volume d'acqua immagazzinato nel manto nevoso è lo SWE (Snow Water Equivalent = equivalente in acqua del manto nevoso), pari all'altezza dell'acqua che si ottiene dallo scioglimento completo di un certo spessore di manto nevoso. Il calcolo dello SWE è effettuato moltiplicando lo spessore di un manto nevoso per il rapporto fra la sua densità e quella dell'acqua. Ad esempio, nel caso di neve di tipo primaverile (densità = 400 kg m-3) di spessore pari a 50 cm, lo SWE è uguale a 200 mm, una quantità consistente d'acqua se si pensa che in alcune zone della Valle d'Aosta cadono 500 mm di pioggia in un anno. I valori di densità del manto nevoso sono generalmente compresi fra 60 kg m-3 per la neve farinosa appena caduta e 500 kg m-3 per la neve in via di scioglimento.
La profondità del manto nevoso stagionale in genere aumenta all'aumentare dell'altitudine in quanto in quota le precipitazioni nevose sono maggiori e diminuiscono i fenomeni di evaporazione e scioglimento. Altri fattori che possono influenzare la distribuzione del manto nevoso sono poi la pendenza, l'esposizione, il tipo di vegetazione ed il vento. I pendi più ripidi ed esposti a sud sono generalmente quelli caratterizzati da un minore spessore del manto nevoso in quanto la neve scivola gradatamente senza potersi accumulare ed è maggiore l'azione dei raggi solari.
Una copertura vegetale fitta, costituita da specie sempreverdi quale l'abete rosso, può condizionare fortemente l'accumulo del manto nevoso al suolo, in quanto la neve trattenuta sulla chioma può più facilmente sublimare, cioè evaporare passando direttamente dallo stato solido a quello gassoso. Numerosi studi hanno evidenziato nelle zone aperte una quantità di neve superiore del 20-40% rispetto alle zone boscate.
L'azione del vento può determinare il trasporto del manto nevoso, condizionando la distribuzione spaziale dello SWE ed incrementando le perdite d'acqua per sublimazione.
La determinazione dell'equivalente in acqua del manto nevoso è quindi un'operazione complessa che a scala di bacino può essere condotta soltanto mediante l'applicazione di tecniche per il rilevamento delle caratteristiche del manto nevoso basate ad esempio su sensori a bordo di aerei o satelliti, il cosiddetto telerilevamento.
Esso è l'insieme delle tecniche, degli strumenti e dei mezzi interpretativi che consentono di acquisire a distanza informazioni quantitative e qualitative sul territorio. Si può dire che nasca già nell'800 con le foto riprese dall'alto delle mongolfiere, ma è la conquista dello spazio che porta questo settore di indagine alla sua piena maturità. Da allora sono stati lanciati numerosi tipi di satellite che "osservano" la terra con sensori assai sofisticati, rilevandone proprietà diverse per scopi diversi. Per quanto riguarda l'ambiente, questo metodo di osservazione delle risorse naturali è diventato sempre più vantaggioso man mano che si affinavano le tecniche di interpretazione delle immagini e che aumentava la risoluzione del sistema di ripresa, permettendo di riconoscere sempre meglio le caratteristiche del territorio per poterle poi mappare o utilizzare direttamente per scopi come il monitoraggio ambientale o la gestione del territorio.
Per le applicazioni di questo tipo, in cui rientra anche l'osservazione delle coperture nevose e della loro evoluzione, risulta fondamentale la proprietà del telerilevamento di fornire dati sinottici, che riguardano cioè, in modo uniforme, l'intera area osservata dal sensore: anche se i dati ottenuti non saranno precisi al 100%, essi riguarderanno tutto il territorio in esame, e l'errore sarà valutabile quantitativamente. Ciò risulta indispensabile in zone difficilmente raggiungibili come quelle montane: infatti il prelievo diretto delle misure da parte dell'uomo non è sempre e ovunque possibile e gli strumenti automatici a terra possono trasmettere misure errate o non trasmetterne affatto a causa di problemi meteorologici o ambientali; in ogni caso le misurazioni dirette forniscono dati puntuali che suggeriscono solo l'andamento dei valori sul territorio circostante.
Per quanto riguarda gli effetti dello scioglimento delle nevi, il telerilevamento è in grado di fornire immagini da cui è possibile ricavare l'estensione approssimata delle superfici ricoperte da neve o ghiaccio, ma anche altri dati come alcuni indizi sulle diverse qualità di neve o sul suo contenuto in acqua. Questi dati, combinati con le informazioni disponibili sulle caratteristiche del territorio (altitudine, modello digitale del terreno, esposizione al sole e ai venti, coperture boschive, ecc.) alimentano modelli atti a quantificare l'apporto alle risorse idriche derivato dallo scioglimento delle nevi, non solo a livello di singolo bacino ma anche a livello regionale.
A questo proposito, è interessante notare che, con l'innalzarsi della temperatura del pianeta e il conseguente fenomeno dello scioglimento delle masse glaciali, sarebbe importante tener conto, in tali modelli, del contributo differenziato delle superfici a neve stagionale o a ghiaccio, come ha ben evidenziato la recente vicenda del Lago Effimero nel ghiacciaio del Belvedere a Macugnaga.
È attualmente in svolgimento il progetto "Glasnowmap"(nota 1) che ha tra i suoi obiettivi la realizzazione di un servizio informativo per la previsione della portata d'acqua giornaliera, a partire da immagini da satellite, in tre bacini idrografici valdostani: essi sono di dimensioni crescenti, contenuti l'uno nell'altro e convogliano le acque in tre stazioni di misurazione situate, rispettivamente, a Morgex, ad Aymavilles e a Brissogne.
Nel progetto le immagini raccolte dal satellite europeo Envisat vengono elaborate ed interpretate ricavandone l'estensione della copertura nevosa; insieme a dati di temperatura e precipitazione forniti dagli utenti, le immagini classificate costituiscono l'input di un modello appositamente scelto in base alle caratteristiche climatiche dei bacini in esame.
Il modello viene calibrato usando i dati reali forniti dalle stazioni di misurazione e in fase di utilizzo è in grado di prevedere la portata idrica sulla base delle previsioni di temperatura.
nota 1
"GLASNOWMAP: Glaciers and Snow Mapping Information Service" è finanziato dall'ESA nell'ambito del programma Data User Programme (DUP). Partecipano al progetto la Carlo Gavazzi Space (coordinatore), l'Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell'Ambiente del CNR e la GAMMA Remote Sensing di Berna (responsabili della parte scientifica) nonché numerosi utenti, tra cui la Regione Valle d'Aosta, l'ARPA Valle d''Aosta, il Comitato Glaciologico Italiano, la Società Meteorologica Italiana, che oltre a fornire supporto logistico e dati usufruiranno dei risultati del progetto. Ulteriori informazioni sul progetto sono reperibili all'indirizzo http://subzero.irea.cnr.it/glasnowmap.
Campi di applicazione del telerilevamento per l'osservazione e gestione del territorio (nota 1)
Idrologia Umidità del suolo, precipitazioni, bilancio idrologico,
copertura di neve, equivalente in acqua, censimento
e monitoraggio bacini, livello acque, rete di drenaggio
Pedologia Unità di suolo, stima qualitativa erosione
Agricoltura Inventari nazionali e locali, previsione rese
Vegetazione Inventari nazionali e locali, danni alle foreste,
monitoraggio e inventario incendi
Fotogrammetria Cartografia, generazione DEM (Digital Elevation Model)
Geologia/
geomorfologia Litologia, analisi strutturate, unità geomorfologiche,
fenomeni di dissesto, geotermia
Archeologia Indicatori paleoambientali, tessiture ereditate
Inquinamento Individuazione e censimento discariche e cave,
inquinamento costiero e marino, qualità acque interne
Rischi Rischio alluvionale, rischio sismico, rischio vulcanico
Attività umane Tipologia urbana, densità di popolazione, rete stradale,
reti dei servizi
nota 1
Da Gomarasca M. A., Introduzione a telerilevamento e GIS per la gestione delle risorse agricole e ambientali, Milano 1997.