Rivista Environnement

NEVE

L'industria della neve ha bisogno della materia prima; se la meteorologia non aiuta, occorre produrla artificialmente. Vediamo come e con quali problemi.

L'INNEVAMENTO ARTIFICIALE

di Michele Freppaz e Ermanno Zanini

Sistema di innevamento artificiale a bassa pressione.

Durante gli ultimi decenni, nella maggior parte dei comprensori sciistici, si sono effettuati notevoli investimenti per costruire ed ampliare le piste da sci e realizzare impianti di risalita sempre più sicuri e veloci. Questi investimenti possono dare i propri frutti soltanto in presenza di un adeguato innevamento e perciò sempre più diffusi sono gli impianti per la produzione di neve artificiale.
Il primo impiego dell'innevamento programmato viene fatto risalire all'inverno 1948, in Connecticut (USA), grazie all'intraprendenza di W. Schoenknecht, gestore di una stazione sciistica il quale, per ovviare alla mancanza di neve, decise di trasportare sulle piste da sci circa 500 tonnellate di ghiaccio che, opportunamente lavorate, permisero la pratica dello sci per circa due settimane (Erickson, 1980). I costi si erano rivelati però elevatissimi e, nell'inverno successivo, grazie all'aiuto di alcuni amici, Schoenknecht presentò un primo prototipo di macchinario per la produzione di neve artificiale che, dopo numerosi collaudi, diventò perfettamente operativo nel 1950.
Da allora le tecniche per produrre neve artificiale si sono evolute ed attualmente esistono numerose imprese specializzate in progettazione e realizzazione di impianti per l'innevamento.
In natura i cristalli di neve si formano solo quando si verifica la presenza contemporanea di basse temperature, umidità dispersa nell'atmosfera e nuclei di congelamento. In ambiente aperto le condizioni di temperatura sono difficilmente modificabili, perciò le uniche condizioni su cui si può intervenire per produrre neve artificiale sono l'umidità dell'aria e la presenza di nuclei di congelamento.
L'umidità dell'aria è quindi un fattore fondamentale per la produzione di neve artificiale e l'approvvigionamento idrico nei sistemi di innevamento è generalmente garantito mediante la costruzione di apposite vasche di raccolta. L'impiego dell'acqua deve essere attentamente pianificato a livello di bacino per consentirne un uso ottimale anche in periodi di scarse precipitazioni. Occorre tenere presente che in media il consumo specifico di acqua impiegata per la produzione di neve artificiale durante la stagione invernale risulta pari a 220 litri ogni m2 di superficie innevata.
La neve naturale si forma a partire da gocce d'acqua che nell'atmosfera vengono in contatto con nuclei di congelamento, costituiti prevalentemente da particelle di argilla, per formare granuli di ghiaccio. La sublimazione del vapore acqueo presente nelle nubi sui granuli di ghiaccio origina i cristalli di neve. Temperatura e grado di umidità danno ai cristalli di neve naturale forme infinitamente varie.

L'innevamento artificiale determina un ritardo nello scioglimento del manto nevoso.

La neve artificiale si forma prevalentemente da acqua in forma liquida ed è generalmente costituita da cristalli arrotondati. La sua densità è generalmente elevata e compresa fra 360 e 450 kgm-3 nell'80% dei casi, valori superiori alla densità media della neve naturale appena caduta, compresa fra 100 e 200 kgm-3.
Una volta al suolo la neve naturale si trasforma in relazione alle condizioni ambientali, secondo processi detti di metamorfismo. La neve artificiale, invece, si evolve poco, se non per la formazione di legami tra i cristalli, dovuti al congelamento dell'acqua interstiziale.
I sistemi di produzione di neve artificiale devono garantire la nebulizzazione dell'acqua in gocce di dimensioni adeguate e la loro espulsione ad una distanza tale che, con la ricaduta al suolo, siano in grado di solidificare completamente.
Attualmente esistono due tipi principali di sistemi per l'innevamento programmato:
1. sistema a bassa pressione
Con questo sistema la nebulizzazione dell'acqua viene ottenuta mediante il passaggio attraverso una serie di ugelli di ridotto diametro, disposti in una o più corone concentriche. L'acqua è in pressione e la nebulizzazione viene favorita mediante una certa quantità d'aria compressa fornita da un piccolo compressore presente nel sistema. L'espulsione delle gocce è ottenuta mediante l'impiego di una grande ventola in grado di produrre una corrente d'aria sufficiente al trasporto delle gocce a grande distanza;
2. sistema ad alta pressione.
La nebulizzazione dell'acqua è qui ottenuta mediante il passaggio attraverso un ugello di emissione di una miscela di acqua e di aria fortemente compressa. L'espansione dell'aria compressa alla pressione atmosferica determina un sensibile raffreddamento dell'acqua che permette di produrre neve artificiale a temperature superiori rispetto al sistema a bassa pressione.
Meccanismi di controllo computerizzato garantiscono a questi sistemi la migliore resa produttiva in relazione a umidità, temperatura e velocità del vento.
La produzione di neve artificiale è quindi caratterizzata da un elevato costo energetico, perciò ogni tecnica economicamente vantaggiosa e che consenta la produzione di neve in un ampio intervallo di temperatura è di notevole interesse per l'industria dello sci.
Come descritto in precedenza, i cristalli di neve naturale normalmente si formano attorno a nuclei di congelamento su cui le molecole d'acqua possono condensarsi. Queste particelle sono indispensabili per la formazione dei cristalli di neve; l'acqua distillata, priva di impurità, può infatti rimanere allo stato liquido anche ad una temperatura di -40°C, secondo un fenomeno detto di sopraffusione. L'incremento del numero di nuclei di congelamento può determinare un aumento delle rese produttive di neve artificiale e tale principio è alla base dell'impiego di additivi quali le proteine batteriche. Studiosi americani agli inizi degli anni '70 (Maki et al., 1974) hanno infatti evidenziato come le proteine della parete cellulare di numerosi batteri, quali lo Pseudomonas syringae, siano caratterizzate da notevoli proprietà di nucleazione, favorendo il congelamento ottimale dell'acqua anche a temperature prossime agli 0°C. Questi batteri sono presenti comunemente in natura su differenti specie vegetali quali frumento, avena e orzo e le loro cellule liofilizzate sono attualmente impiegate come additivi nella produzione di neve artificiale. Si tratta di prodotti generalmente commercializzati in pellets, che vengono disciolti nell'acqua destinata alla produzione della neve artificiale (Kocak & van Gemert, 1988). L'impiego di questi additivi consente di ottenere una maggiore quantità di neve a parità di input energetico. La neve prodotta risulta inoltre più leggera e lavorabile.
Indagini condotte negli Stati Uniti ed in altre nazioni non sembrano evidenziare effetti collaterali nell'impiego di questi additivi (e.g. Goodnow et al., 1990) ed attualmente circa la metà dei comprensori sciistici in Nord America li utilizza. Particolare attenzione deve essere comunque data agli effetti sull'ambiente di questi prodotti, in particolare sul lungo periodo.
La composizione chimica della neve artificiale, oltre che dall'impiego di additivi, dipende anche dal tipo di acqua impiegata nella produzione. Numerosi studi hanno evidenziato in genere una maggiore concentrazione di ioni nella neve artificiale rispetto a quella naturale (Rixen et al., 2001). L'immissione di notevoli quantità di elementi nutritivi durante il disgelo primaverile può influenzare la qualità dei suoli (Freppaz et al., 2001), delle acque e la distribuzione delle specie vegetali. Gli effetti dello scioglimento del manto nevoso possono essere più rilevanti nei primi giorni del disgelo. Esperienze di laboratorio ed in pieno campo hanno infatti evidenziato come il 50-80% degli elementi nutritivi presenti nel manto nevoso sia rilasciato nel primo 30% delle acque di scioglimento (Johannessen & Henriksen, 1978).
Studi condotti in Svizzera (Wipf et al., 2001) hanno evidenziato un maggior contenuto di nutrienti nella vegetazione delle piste da sci innevate artificialmente ed una maggiore presenza di leguminose. Sul breve periodo non è però emerso alcun effetto sulla germinazione delle specie vegetali (Jones & Devarennes, 1995). La maggiore presenza di neve nelle piste innevate artificialmente può però far ritardare lo scioglimento del manto nevoso (Rixen et al., 2001) e di conseguenza la ripresa vegetativa.
Sono sempre più numerosi gli studi condotti sull'impatto ambientale dell'innevamento programmato, ad evidenziare il crescente interesse del mondo scientifico e degli stessi gestori delle stazioni sciistiche. Anche in Valle d'Aosta è sempre maggiore l'attenzione verso un utilizzo sostenibile dell'innevamento artificiale, il cui impiego, come dimostrano i recenti eventi climatici, appare sempre più importante per garantire l'apertura dei comprensori sciistici. Il suo razionale impiego, insieme agli interventi eseguiti sulle piste da sci, possono contribuire ad uno sviluppo sostenibile dell'industria della neve in ambiente alpino. L'attenzione alle problematiche ambientali deve costituire un importante elemento di valutazione per l'attribuzione di un marchio di qualità ai comprensori sciistici, sul modello americano del Sustainable Slopes (www.nsaa.org/environ/index.asp).

Bibliografia
Erickson N. (1980): A short history of snowmaking. Ski area management 19(2): 31-32
Freppaz M., Scalenghe R. & Zanini E. (2001): Snow influence on nitrogen dynamics in alpine pedoenvironments. Atti Convegno I Comprensori Sciistici e la Gestione del Manto Nevoso. Comunità Montana Walser (ed.). Gaby (AO), 3 Febbraio 2001
Goodnow R.A., Harrison M.D., Morris J.D., Sweeting K.B. & Laduca R.J. (1990): Fate of Ice Nucleation-Active Pseudomonas syringae strains in alpine soils and waters and in synthetic snow samples. Applied & Environmental Microbiology: 2223-2227
Johannessen J. & Henriksen A. (1978): Chemistry of snow meltawater: changes in concentration during melting. Water Resources Research 14(4): 615-619
Jones H.G. & Devarennes G. (1995): The chemistry of artificial snow and its influence on the germination of mountain flora. In: Biogeochemistry of Seasonally Snow-Covered Catchments (Proceedings of a Boulder Symposium, July 1995). IAHS publ. n. 228
Kocak R. & van Gemert H. (1988): Man-made snow: Biotechnology assisting the skiing industry. Australian Journal of Biotechnology vol. 2 n.1: 37-38
Maki L.R., Galyan E.L., Chang-chien M. & Caldwell D.R. (1974): Ice nucleation induced by Pseudomonas syringae. Applied Microbiology. 28 (3): 456
Rixen C., Wipf S. & Stockli V. (2001): Environmental conditions under artificial snow: a field study in ten ski areas in Switzerland. Atti Convegno I Comprensori Sciistici e la Gestione del Manto Nevoso. Comunità Montana Walser (ed.). Gaby(AO), 3 Febbraio 2001
Wipf S., Rixen C., Schudel K. & Stockli V. (2001): Ski piste vegetation under artificial and natural snow: biodiversity and species characteristics. Atti Convegno I Comprensori Sciistici e la Gestione del Manto Nevoso. Comunità Montana Walser (ed.). Gaby (AO), 3 Febbraio 2001

Ringraziamenti
Si ringraziano l'Istituto Federale per lo Studio della Neve e delle Valanghe (Davos-CH) e la Monterosa Spa.