-
247
11 -- PPrreemmeessssaa
La costa della Regione Toscana, fra il territorio continentale e
quello insu-lare, si sviluppa per circa 630 km, e di questi circa
un terzo (207 km) sonocostituiti da coste basse, sabbiose o
ghiaiose. Qui si sviluppano impor-tanti centri urbani, aree
industriali e vie di comunicazione, per non parla-re dei siti di
eccezionale valore ambientale, con due parchi regionali, espiagge
di rilevante interesse turistico, che hanno segnato la storia
del-l’utilizzazione balneare dei litorali italiani.La gran parte di
questo territorio è stata urbanizzata di recente, dopo chele grandi
bonifiche avevano determinato la sconfitta della malaria(Barsanti e
Rombai, 1986). Alcuni tratti della costa sono stati salvaguar-dati
dalle aggressioni antropiche, prima dalla grande proprietà
terrieraprivata e demaniale (che qui per vicende storiche e
ambientali ha mante-nuto nel tempo la fisionomia tipica del
latifondo rispetto al resto dellaToscana interna appoderata), poi
dall’istituzione dei parchi naturali edelle aree protette (Regione
Toscana, 1996). Ma è proprio nel momento in cui la popolazione
iniziava questa migra-zione dai territori interni verso le coste
che quelle aree, così accoglientidal punto di vista ambientale e
ricche di opportunità di crescita econo-mica, cominciavano ad
essere attaccate dall’erosione da parte del mare.I primi segnali di
questo fenomeno si fecero sentire nella seconda metàdel 19° secolo,
e già nei primi anni del 20° secolo ampi tratti del litoraletoscano
avevano subito forti arretramenti (Albani, 1940). Le aree più
col-pite erano quelle poste sull’apice delle cuspidi deltizie, come
Boccad’Arno e Bocca d’Ombrone, dove la spiaggia arretrava con tassi
di circa10 m/anno (Pranzini, 2001).Le cause sono ben note, ed
ascrivibili alla riduzione delle superfici agri-cole a favore delle
aree boschive, alla costruzione di dighe e briglie suicorsi d’acqua
ed alla estrazione di inerti dagli alvei fluviali. Inoltre, la
rea-lizzazione di porti e approdi turistici proprio su quelle coste
basse inne-
LLEE RRIICCAADDUUTTEE DDEELL PPRROOGGEETTTTOO
BBEEAACCHHMMEEDD--ee OOppTTIIMMAALL SSUULLLLEE
SSTTRRAATTEEGGIIEEDDII MMOONNIITTOORRAAGGGGIIOO
DDEELLLL’’EERROOSSIIOONNEE CCOOSSTTIIEERRAA IINN TTOOSSCCAANNAA
Luigi Enrico Cipriani1, Enzo Pranzini2
1 Regione Toscana, Direzione Generale delle Politiche
Territoriali ed Ambientali2 Dipartimento di Scienze della Terra,
Università degli Studi di Firenze
-
248 Convegno di Maratea
scava o incentivava i processi erosivi (Pranzini, 1995). Il
Ministero deiLavori Pubblici, tramite l’Ufficio del Genio Civile
per le Opere Marittime,intervenne in continuazione con la
realizzazione e la trasformazione dinumerose opere di difesa rigide
(scogliere parallele ed aderenti e pen-nelli), unica tipologia di
difesa costiera applicata in Italia fino agli anni‘60. Se da un
lato questi interventi consentirono di limitare localmente
ilfenomeno, dall’altro innescarono l’erosione nelle spiagge
adiacenti e tra-sformarono i litorali sabbiosi in coste
rocciose.Nel 1989, con la Legge n. 183 “Norme per la difesa del
suolo”, ebbe inizioil trasferimento alle Regioni delle funzioni
amministrative relative allatutela della fascia costiera.
Successivamente, con il D.L. 112 del 1998,vennero definitivamente
conferiti alle Regioni ed agli Enti locali i compitie le funzioni
amministrative riguardanti la difesa del suolo, ed in partico-lare
quelle relative alla programmazione, pianificazione e gestione
inte-grata degli interventi di difesa delle coste e degli abitati
costieri (Art. 89).Successivamente, la Regione Toscana, attraverso
la Legge regionale n.91/1998, trasferì alle Amministrazioni
provinciali le funzioni di progetta-zione e realizzazione delle
opere di difesa delle coste e degli abitaticostieri, mantenendo
altresì le funzioni di pianificazione, programmazio-ne e controllo
di efficacia degli interventi di riequilibrio del litorale. Inquel
momento circa il 44 % del litorale toscano era in erosione, il 56%
erastabile solo grazie a pesanti opere di difesa, e circa 6 km di
costa bassaerano stati trasformati in costa rocciosa per la
presenza di difese aderen-ti ed opere portuali, e pertanto erano
stati esclusi dal computo dell’evo-luzione delle spiagge (Regione
Toscana, 1999).Nel 2001 la Regione Toscana promosse, attraverso una
delibera di Giunta,il “Piano regionale di gestione integrata della
costa ai fini del riassettoidrogeologico” e nel 2003 approvò e
finanziò, con delibera del Consiglio,un programma di interventi di
recupero e riequilibrio del litorale con uninvestimento di circa
110 milioni di euro (Regione Toscana, 2004). Il 22Novembre 2002 è
stato sottoscritto il “Protocollo d’intesa tra la RegioneToscana e
le Province costiere finalizzato alla formazione del Piano
regio-nale di gestione integrata della costa ai fini del riassetto
idrogeologico eper l’attuazione del programma di interventi
prioritari di recupero eriequilibrio del litorale”. Con il
Protocollo d’intesa la Regione Toscana si èimpegnata:
- ad affidare gli incarichi per il completamento del quadro
conoscitivodella costa;
- a rendere disponibili le risorse finanziarie per l’attivazione
delle pro-gettazioni;
- a garantire supporto alle Amministrazioni Provinciali per
l’attivazionedelle progettazioni.
Le Province costiere si sono impegnate:
- ad individuare gli enti attuatori;
-
Coste: Prevenire, Programmare, Pianificare 249
- a garantire la realizzazione dei progetti, d’intesa e con il
supportodella Regione;
- a mettere a disposizione tutti gli elementi conoscitivi in
loro posses-so.
La Regione si è quindi impegnata a fornire un quadro conoscitivo
sulledinamiche in atto e sullo stato del litorale, nonché ad
effettuare una ricer-ca sulla piattaforma continentale toscana per
identificare, quantificare ecaratterizzare gli eventuali depositi
di sedimenti idonei da destinare alripascimento delle spiagge,
delegando alle Province la progettazione el’esecuzione degli
interventi di difesa e di riequilibrio del litorale.È in questo
contesto che la Regione Toscana ha partecipato al ProgettoINTERREG
IIIB MEDOCC BEACHMED (Ottobre 2002 - Dicembre 2004), nel-l’ambito
del quale il Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università
diFirenze testò diverse tecniche di monitoraggio costiero
valutandonel‘accuratezza, il rapporto costi benefici e
l’applicabilità al litorale toscanoai fini di un controllo continuo
del processo erosivo (BEACHMED, 2004).
22 -- IIll SSoottttoopprrooggeettttoo OOppTTIIMMAALL
Nel luglio 2005 la Commissione Europea, nell’ambito del
ProgrammaINTERREG IIICsud, ha lanciato l’Operazione Quadro
Regionale BEACH-MED-e “La gestione strategica della difesa dei
litorali per uno svilupposostenibile delle zone costiere del
Mediterraneo”, fra Regione Lazio(capofila) e Regione Toscana,
Regione Emilia-Romagna, Regione Liguria,Conseil Général de
l’Hérault, Direction Régionale de l’EquipementLanguedoc-Roussillon,
Generalitat de Catalunya, Region Macédonie del’Est et de la Trace,
Région de Crète.L’Operazione BEACHMED-e è stata strutturata in tre
linee d’azione, deno-minate Componenti, finalizzate
all’individuazione di strumenti specifici dicontrasto alle
vulnerabilità indotte da mettere a disposizione
delleAmministrazioni territoriali. La Componente 2: ”Progettazione
e realizza-zione di strumenti tecnici per la caratterizzazione del
fenomeno erosivosu scala europea e per l’impiego sostenibile delle
risorse” vede il coordi-namento della Regione Toscana. Per ciascuna
Componente sono stateindividuate delle Misure specifiche che
approfondiscono le tematiche,individuando gli obiettivi da
perseguire nell’ambito di ciascuna di esse daparte delle
Amministrazioni coinvolte. All’interno della Componente 2, laMisura
2.1 “Il monitoraggio quantitativo del fenomeno erosivo a
scalaregionale e locale”, sotto la responsabilità tecnica della
Regione Toscanaed il coordinamento scientifico dell’Università di
Firenze, è di particolareimportanza proprio per il grande interesse
che queste tematiche rivesto-no per il territorio toscano e per la
forte partecipazione di istituti di ricer-ca europei (è la Misura
con il più alto numero di parner del ProgettoBEACHMED-e). Le
attività iniziate con il precedente Progetto BEACHMED
-
250 Convegno di Maratea
vengono così riprese e sviluppate nella Misura 2.1 -
SottoprogettoOpTIMAL (Optimisation des Techniques Intégrées de
MonitorageAppliquées aux Littoraux) che, oltre al Dipartimento di
Scienze della Terradell’Università di Firenze (Toscana), vede la
partecipazione di altri 9 part-ner: Università di Bologna - DISTART
(Emilia-Romagna), Università diGenova - DIPTERIS (Liguria),
Università di Roma “La Sapienza”- DST(Lazio), Agenzia Regionale per
la Protezione dell’Ambiente -IngegneriaAmbientale- ARPA-IA
(Emilia-Romagna), EID Méditerranée (Hérault),Organismo di Sviluppo
dell’Isola di Creta orientale - OANAK (Creta),Istituto di
Matematica Applicata- IACM-FORTH (Creta), UniversitàDemocritus di
Tracia - Laboratorio di Idraulica (Macedonia dell’Est eTracia),
Instituto de Ciencias del Mar - ICM (Catalunya). Le attività svolte
in questo progetto riguardano i vari aspetti del monito-raggio
costiero, dall’analisi delle variazioni della linea di riva e dei
fonda-li, alla previsione dell’evoluzione dei ripascimenti
artificiali, dall’analisidei flussi sedimentari alla ottimizzazione
degli interventi di difesa costie-ra con modelli numerici. Ciò che
rende rilevante questo progetto è l’uti-lizzazione di tecniche di
rilievo, di analisi e di previsione innovative e l’in-tegrazione
fra le varie tematiche.Per l’analisi dell’evoluzione della linea di
riva sono stati utilizzati siasistemi di videomonitoraggio di
ultima generazione, sviluppando softwa-re specifici per
l’estrazione dei dati morfologici della spiaggia (UNIBO eUNIGE),
sia immagini rilevate dai satelliti ad alta risoluzione, alle
qualisono state applicate varie tecniche di elaborazione per
l’estrazione dellalinea di separazione terra-acqua (UNIFI, UNIRM,
OANAK, DEMOC). Lewebcam hanno permesso anche l’analisi
morfodinamica del litorale,mentre lo studio della variabilità
intrinseca della linea di riva ha messo inluce problematiche nuove
nella valutazione del processo erosivo a scalaregionale. I rilievi
batimetrici hanno visto l’impiego e la validazione delletecniche di
LIDAR marino (ALB - Airborne Laser Bathymetry) che hannodimostrato
di essere in grado di soddisfare le esigenze di accuratezza edi
economicità per molti tratti costieri (EID, ARPA-IA). Inoltre, per
incre-mentare l’accuratezza dei rilievi batimetrici, sono stati
utilizzati - per laprima volta - punti di controllo a mare (UNIFI).
Lo sviluppo di programmiper la valutazione dell’evoluzione dei
ripascimenti artificiali, non solosulla base dei volumi impiegati,
ma anche delle caratteristiche tessitura-li dei sedimenti nativi e
di prestito, ha prodotto un importante strumentodi progettazione
(UNIRM). Metodi geofisici ad alta risoluzione sono statiimpiegati
per lo studio del prisma sedimentario costiero,
consentendorisultati eccellenti anche in acque basse (ICM). Infine,
la modellisticanumerica ha dimostrato la propria efficacia nelle
scelte progettuali diinterventi di ripascimento, ma ha anche
evidenziato la necessità di datibatimetrici e tessiturali di grande
accuratezza, a riprova di come i variaspetti analizzati da OpTIMAL
necessitino di una costante integrazione(IACM/FORTH))..
-
Coste: Prevenire, Programmare, Pianificare 251
33 -- LLee aattttiivviittàà ddii OOppTTIIMMAALL iinn
TToossccaannaa
Oltre a coordinare le attività dei vari partner, il Dipartimento
di Scienzedella Terra dell’Università di Firenze ha condotto
ricerche finalizzate allosviluppo di tecniche di monitoraggio
idonee ad analizzare i processi inatto lungo il litorale toscano,
tenendo conto delle specifiche caratteristi-che morfologiche e
sedimentologiche di questa costa, nonché dellenecessità di
pianificazione e progettazione che essa richiede. Ciò haimposto una
preliminare analisi delle problematiche, una
valutazionedell’accuratezza necessaria e della frequenza spaziale e
temporale deidati ottimale per descrivere i processi in atto e per
determinare le priori-tà d’intervento.
33..11 -- VVaarriiaabbiilliittàà iinnttrriinnsseeccaa ddeellllaa
lliinneeaa ddii rriivvaa
La Regione Toscana dispone di una cartografia dell’evoluzione
della lineadi riva in scala 1:5.000 derivata dalla fotorestituzione
dei voli del 1938,1954, 1976, 1984/5 (Bartolini et al., 1989) alla
quale si sono aggiunti i datiottenuti con rilievi topografici
diretti effettuati in occasione di varie ricer-che condotte
dall’Università di Firenze per la Regione e per
alcuneAmministrazioni provinciali e comunali. Questo archivio è
stato aggiorna-to, sempre con rilievi diretti, per tutta la costa
toscana nel 2005 nell’am-bito delle indagini promosse dalla Regione
per completare il Quadroconoscitivo da mettere a disposizione delle
Province per la progettazionedegli interventi di riequilibrio del
litorale.Data la forte variabilità spaziale della linea di riva,
normalmente i dativengono letti per settori omogenei per i quali si
misura la variazione area-le della spiaggia emersa per giungere poi
al calcolo della percentuale ditratti in erosione, stabili o in
accrescimento. Le elaborazioni condotte nel-l’ambito del
Sottoprogetto OpTIMAL hanno mostrato che lo studio dell’e-voluzione
della linea di riva effettuato con questo metodo, ed anche congli
altri attualmente utilizzati, porta a risultati significativamente
diversial variare della lunghezza dei settori considerati. Ciò è
stato dimostratoelaborando le ultime due linee di riva disponibili
per la spiaggia di PuntaAla (GR) e per quella di Follonica (GR).
Per settori compresi fra 50 e 400 metri di lunghezza le differenze
nonsono rilevanti, ma una loro ulteriore espansione porta a valori
percentualidei tratti in erosione molto diversi (fig. 1).
L’attribuzione dei vari tratticostieri a classi di intensità dei
processi in atto è ancora più sensibile allascala a cui vengono
effettuate le indagini, così come lo è il parametro diUniformità,
che descrive il numero di transizioni Erosione/Accrezione chesi
registrano al passaggio da un settore all’altro.Successivamente, i
risultati ottenuti con questa procedura sono staticonfrontati con
quelli ottenuti misurando le variazioni della spiaggialungo
transetti con diversa spaziatura. Con settori ridotti e profili
ravvici-
-
252 Convegno di Maratea
nati i risultati appaiono comparabili, ma riducendo la
risoluzione dell’a-nalisi (settori più lunghi e transetti più
distanti) i risultati divengono note-volmente differenti (fig.
2).In definitiva, il confronto fra lo stato di litorali diversi
deve tenere contodelle modalità con le quali sono state ricavate le
percentuali dei tratti inerosione e in accrezione. Per la costa
toscana, l’adozione di un metodo odell’altro produce quadri dello
stato del litorale significativamente diver-si, che potrebbero
portare a scelte di pianificazione assai differenti.Se la linea di
riva ha variazioni significative a scala spaziale, le ha ancorpiù
importanti a scala temporale. Spostamenti della linea di riva
cheavvengono nell’arco di pochi giorni possono assumere valori
assai supe-riori a quelli che sono i tassi medi annuali di
variazione. Ciò pone il pro-blema della significatività di ciascun
rilievo e porta in due diverse dire-zioni per trovare una
soluzione. Da un lato si potrebbe pensare che rilievi distanziati
nel tempo possanoriassorbire la variabilità di breve periodo, ma
l’analisi effettuata con web-cam su di un tratto del litorale
(Marina di Carrara) indica che, almeno qui,si dovrebbe usare una
scala decennale per avere un dato nel quale lavariabilità
intrinseca della spiaggia viene ad avere un peso
trascurabile.Questa strategia avrebbe il vantaggio di richiedere un
costo economicoassai ridotto, ma non fornirebbe quei dati
aggiornati, seppure approssi-mativi, necessari alla programmazione
della fascia costiera. In alternati-va, potrebbero essere
effettuati rilievi con altissima frequenza, dai qualiestrarre una
linea di riva “media” rappresentativa di un determinato
Figura 1 - Frequenza delle varie classi di tendenza evolutiva
del litorale di Follonica ottenu-ta al variare della scala
d’indagine (i.e., lunghezza dei settori in cui viene suddivisa la
costa).(da Pranzini e Simonetti, 2008a)
-
Coste: Prevenire, Programmare, Pianificare 253
intervallo di tempo. Il controllo del litorale sarebbe
strettissimo ma i costiestremamente elevati.L’analisi dei dati
raccolti nel tempo, una conoscenza approfondita dellevarie spiagge
e interviste a soggetti che operano sul litorale possono por-tare
alla definizione della risoluzione temporale opportuna per il
monito-raggio delle varie spiagge. In OpTIMAL questo è stato fatto
per vari trattidel litorale toscano.
33..22 -- TTeelleerriilleevvaammeennttoo
I problemi connessi con la variabilità spaziale e temporale
della linea diriva si ripercuotono sull’accuratezza necessaria
nella determinazionedella sua posizione e consentono di
riconsiderare il contributo che puòessere fornito dai dati rilevati
da satellite nel monitoraggio costiero. Fin dal 1972, anno in cui
si resero disponibili le immagini prodotte dalprimo satellite a
media risoluzione per l’Osservazione della Terra (ERTS-1, poi
ribattezzato Landsat-1) si cercò di utilizzarle per lo studio delle
areecostiere, sia nella loro parte emersa che in quella sommersa
(Nayak eSahai, 1985; King e Green, 2003).
Figura 2 - Influenza della scala di analisi sulla differenza in
valore assoluto fra lo sposta-mento della linea di riva misurato su
transetti e per settori. La spiaggia di Punta Ala ha unandamento
regolare, mentre quella di Follonica è assai più irregolare per la
presenza dinumerose opere di difesa (da Pranzini e Simonetti,
2008b)
-
254 Convegno di Maratea
Purtroppo lo studio dei processi erosivi non raggiunse mai
risultati sod-disfacenti per la scarsa risoluzione geometrica del
MultiSpectral Scanner(MSS; 79 m).La messa in orbita dei satelliti
Landsat di seconda generazione (1982),con il sensore TM (Thematic
Mapper), aprì nuove possibilità grazie alleridotte dimensioni del
pixel al suolo (30 m) ed anche ad una maggioreestensione della
finestra di osservazione nell’infrarosso, cioè in quellaparte dello
spettro elettromagnetico in cui la riflettività dell’acqua e
dellasabbia bagnata è prossima a zero.Con SPOT (Système Pour
l’Observation de la Terre; 1986), oltre ad un ulte-riore incremento
della risoluzione geometrica nelle bande multispettrali(20 m), si
creò la possibilità di una loro fusione con la bandaPancromatica
con risoluzione di 10 m; cosa possibile solo dal 1999 con idati
Landsat ETM (Enhanced Thematic Mapper), in cui vi è una
bandaPancromatica a 15 m. Per il monitoraggio di breve e medio
termine del-l’erosione costiera una simile accuratezza non era
ancora sufficiente,dato che lo spostamento della linea di riva
procede in genere con tassiannuali assai inferiori.Recentemente
sono stati messi in orbita nuovi sensori che riprendonoimmagini ad
altissima risoluzione spaziale e rendono quindi possibileaffrontare
il problema del monitoraggio dell’erosione costiera con
datitelerilevati. I satelliti Ikonos e Quickbird, ad esempio,
acquisiscono immagini multi-spettrali con risoluzione
rispettivamente di 4 m e 2,40 m, ed immaginipancromatiche a 1 m e
0,61 m di risoluzione, e quindi compatibili con l’en-tità del
fenomeno da monitorare. Entrambi i sensori, però, operano
solonell’intervallo spettrale compreso tra 450 e 900 nm e di
conseguenza nonacquisiscono dati in quelle bande dell’infrarosso in
cui l’acqua modificamaggiormente la risposta spettrale delle
superfici e che permettonoquindi di enfatizzare il contrasto fra la
sabbia asciutta e quella bagnata e,ipoteticamente, fra terra e
acqua. Nonostante ciò, il monitoraggio dell’e-rosione costiera da
satellite diventa una possibilità concreta, anche senon sono state
ancora sviluppate quelle metodologie certe ed efficaci diestrazione
automatica della linea di riva che renderebbero il processo
dianalisi e confronto rapido e completamente indipendente
dall’operatore.Nell’ambito del Progetto INTERREG IIIB MEDOCC
BEACHMED l’Unità ope-rativa di Firenze aveva sviluppato e testato
una procedura di estrazionedella linea di riva (isobata zero) da
dati Landsat TM e che ne consentiva iltracciamento semiautomatico.
Il processo si basava sull’identificazionedel bordo acqua-non acqua
fatta su di una banda rilevata nell’InfraRossoVicino (NIR),
nell’estrazione della linea di contatto attraverso l’applica-zione
di un filtro edge detection e nella sua traslazione in funzione
dellapendenza della spiaggia (da rilievi a terra indipendenti) e
dei valori dimarea astronomica e barica. In questo modo
l’accuratezza raggiunta siaggirava intorno ad 1-2 pixel (BEACHMED,
2004).Con il Sottoprogetto OpTIMAL si è valutata l’efficacia dei
tradizionali
-
Coste: Prevenire, Programmare, Pianificare 255
algoritmi di estrazione della “linea di riva istantanea” da
immagini ad altarisoluzione; ove per linea di riva si intende
l’insieme dei punti in cui terra,mare ed aria si incontrano
(Pranzini, 2004). Ovviamente questa linea noncostituisce un datum
assoluto, ma questo può essere ricavato con le tec-niche di
traslazione precedentemente citate.I dati utilizzati sono quelli
acquisiti dal satellite Ikonos e l’area di test cor-risponde ad un
tratto del litorale del Golfo di Follonica.Preliminarmente è stato
effettuato il confronto fra le firme spettrali acqui-site lungo un
profilo di spiaggia in punti caratterizzati da diverse condi-zioni
di umidità (sabbia asciutta, umida, satura e coperta da un velo
d’ac-qua); è così emersa la difficoltà di identificazione della
linea di riva suimmagini telerilevate, ma sono anche scaturite
indicazioni utili alla scel-ta dell’algoritmo migliore a tale
scopo. La misura della distanza media frala linea d’acqua rilevata
in situ con DGPS e l’analoga linea estratta auto-maticamente da una
immagine Ikonos ha consentito di valutare l’effica-cia delle varie
tecniche di elaborazione finalizzate al monitoraggio dell’e-rosione
costiera. Lo scostamento medio fra la linea d’acqua estratta dal
rapporto B2/B4(Verde/InfraRosso Vicino, fig. 3) e dall’NDWI
(Normalised DifferenceWater Index, fig. 4) è risultato inferiore
alle dimensioni del pixel al suolo.La distanza fra le due linee
risulta essere minima in quei tratti di litoralein cui la pendenza
della battigia è elevata, mentre dove questa è mode-sta lo
scostamento diventa estremamente variabile (fig. 5).
Figura 3 - Linea di riva rilevata con DPGS al momento del
passaggio del satellite sovrappo-sta all’immagine del rapporto
B2/B4 (da Carli et al, 2008)
-
256 Convegno di Maratea
Figura 4 - Linea di riva rilevata con DPGS al momento del
passaggio del satellite sovrappo-sta all’immagine del Normalized
Difference Water Index (NDWI, da Carli et al, 2008)
Figura 5 - Confronto fra la linea d’acqua estratta dal rapporto
B2/B4 di un’immagine Ikonos(rosso) e quella rilevata con DGPS al
momento del passaggio del satellite (da Carli et al.,2008)
-
Coste: Prevenire, Programmare, Pianificare 257
L’accuratezza della linea d’acqua estratta da dati telerilevati
si è dimo-strata quindi tale da consentire il monitoraggio
dell’erosione in quei trat-ti costieri in cui il tasso di
arretramento è elevato. I risultati qui ottenuticonsentono di
affermare che le immagini che verranno acquisite daisatelliti che
stanno per essere messi in orbita, e che ospitano sensori amaggiore
risoluzione spaziale e con bande di acquisizione più esteseverso
l’Infrarosso, consentiranno il controllo dell’erosione costiera
anchedove il processo è meno intenso.Contemporaneamente,
l’elaborazione delle immagini ha consentito l’in-tegrazione dei
dati disponibili sull’erosione costiera e l’aggiornamento al2007
della cartografia regionale relativa (figg. 6 e 7).
Figura 6 - Quadro sintetico dello stato del litorale toscano
basato sui rilievi dell’ultimodecennio (Università degli Studi di
Firenze)
-
258 Convegno di Maratea
33..33 -- PPuunnttii ddii ccoonnttrroolllloo aa mmaarree
L’accuratezza dei rilievi batimetrici, anche quando sono state
apportatele correzioni per le variazioni del livello marino (marea
astronomica ebarica) e sono state effettuate le varie calibrazioni
per tenere conto dellecaratteristiche fisiche dell’acqua
(temperatura e salinità), non supera i 5cm (BEACHMED, 2004). Nel
confronto fra due rilievi successivi, una varia-zione verticale di
10 cm non può quindi essere ritenuta certa. Questovalore,
apparentemente basso, può portare a valutazioni errate dellostock
sedimentario tali da indurre scelte errate nell’ambito della
gestio-ne delle aree costiere. Ponendo, ipoteticamente, la
profondità di chiusu-ra alla distanza di 1 km dalla riva, il volume
mancante o in eccesso perquesta scarsa accuratezza diventa 100 m3
per metro di litorale: è un volu-me analogo a quello di molti
ripascimenti condotti in Italia e nel mondo(Hanson et al., 2002).
La valutazione dell’efficacia dell’intervento di ripa-scimento, la
previsione della sua durata e dei tempi di ricarica/manuten-zione,
è quindi influenzata in modo sensibile da questo errore.Nell’ambito
del Sottoprogetto OpTIMAL, per sviluppare una metodologiaatta a
migliorare l’accuratezza dei rilievi batimetrici, sono stati
infissi sulfondale, a profondità diverse, dei pali in acciaio
lunghi 3 m e sporgenticirca 50 cm dal fondo; alla loro sommità è
stata posta una piastra metal-lica di 1m x 1m avente lo scopo di
riflettere il segnale acustico emesso
Figura 7 - Frequenza percentuale delle varie classi di stato del
litorale calcolata sulla basedei rilievi dell’ultimo decennio
(Università degli Studi di Firenze)
-
Coste: Prevenire, Programmare, Pianificare 259
dagli ecoscandagli (figg. 8 e 9). La piastra è forata in modo da
non subiresollecitazioni verticali per le variazioni di pressione
che accompagnano ilpassaggio delle onde. Questi Sea Control Points
(SCPs) sono stati posi-zionati al largo di Bocca d’Arno e nel Golfo
di Follonica e vengono utiliz-zati per correlare profili rilevati
in tempi successivi.
Il set di dati più completo è statoottenuto a Bocca d’Arno, dove
iSCPs sono posti su di un allinea-mento alle profondità di 3,70
m,5,40 m e 9,50 m. Nella tabella 1compaiono le profondità
registratedall’ecoscandaglio (dopo le oppor-tune correzioni) nel
punto in cuiincrocia le varie piastre. Nella tabella 2 sono
riportate le dif-ferenze di quota rispetto al primorilievo e nella
tabella 3 l’errore divolume che si ottiene se i profili nonvengono
co-registrati alla piastra.Come si può osservare si sonoavute, nei
5 rilievi ad oggi effettuati,differenze fino a 8 cm.Considerando
che la profondità dichiusura per eventi ondosi contempo di ritorno
di 10 anni è di 9,1 m(dato BEACHMED-e OpTIMAL) ed èquindi posta a
1350 m da riva, siottiene un errore nella stima delvolume di sabbia
presente sui fon-
Figura 9 - Palo di supporto e piastra da 1 m x1 m installata a
Bocca d’Arno
Figura 8 - Schema di una rete di Sea Control Points da
utilizzare per correlare rilevi batime-trici effettuati in tempi
successivi
-
260 Convegno di Maratea
dali che, nel caso peggiore rilevato, può superare i 100 m3 per
metrolineare di spiaggia, mentre mediando gli errori sulle tre
piastre si puòsovra- o sotto-stimare il volume di 50 m3/m.I
risultati di questa indagine consentono di quantificare l’errore
che afflig-ge i rilievi batimetrici pur realizzati con la migliore
strumentazione e lamassima attenzione; contemporaneamente mettono
in evidenza lanecessità di istituire Punti di Controllo a Mare in
quei casi in cui si vogliaeffettuare un monitoraggio accurato
dell’evoluzione dei ripascimenti arti-ficiali.
2° Rilievo 3° Rilievo 4° Rilievo 5° Rilievo
0 -27 -91 -67,50 95 108 -41 0,00 54 40 -17 0,00 49 40 -50
-22,50
Tabella 1 - Quota (m) delle piastre rilevata in occasione di
cinque rilievi batimetrici diversi
Tabella 2 - Differenze di quota (m) delle piastre rispetto a
quella misurata nel 1° rilievo
Tabella 3 - Errore nella stima del volume dei sedimenti (m3/m)
per una profondità di chiu-sura a 9,1 m (1350 m da riva a Bocca
d’Arno)
Piastra N° 1° Rilievo 2° Rilievo 3° Rilievo 4° Rilievo 5°
Rilievo
1 -3,68 -3,68 -3,70 -3,75 -3,73 2 -5,46 -5,39 -5,38 -5,49 -5,46
3 -9,52 -9,48 -9,49 -9,53 -9,52
N° Piastra 1° Rilievo 2° Rilievo 3° Rilievo 4° Rilievo 5°
Rilievo
1 0,00 0,00 -0,02 -0,07 -0,05 2 0,00 0,07 0,08 -0,03 0,00 3 0,00
0,04 0,03 -0,01 0,00
Media 0,00 -0,04 -0,03 0,04 -0,02 S.d. 0,04 0,05 0,03 0,03
33..44 -- CCaallccoolloo ddeellllaa pprrooffoonnddiittàà ddii
cchhiiuussuurraa
La determinazione della profondità di chiusura è necessaria non
solo peril calcolo del volume in un progetto di ripascimento in
funzione dell’am-pliamento della spiaggia emersa e della
granulometria dei materiali, maanche per ottimizzare il rapporto
costi/benefici nei rilievi batimetrici di unpiano di
monitoraggio.Sulla base delle caratteristiche del clima meteomarino
è possibile deter-minare la profondità di chiusura per eventi con
un determinato tempo di
-
Coste: Prevenire, Programmare, Pianificare 261
ritorno. Dato che i rilievi batimetrici hanno un costo per metro
lineare dirotta (singlebeam) o per metro quadro di acquisizione
(multibeam) ogniestensione al largo della zona indagata determina
un rapido incrementodei costi. Un’accurata definizione della scala
temporale del progetto dimonitoraggio, e quindi una previsione
degli eventi estremi attesi, puòportare alla determinazione della
fascia di litorale entro la quale sipotranno verificare variazioni
batimetriche misurabili: il piano di monito-raggio prevedrà rilievi
batimetrici entro tale fascia.In collaborazione con i ricercatori
della DEAM s.r.l. è stata calcolata laprofondità di chiusura
utilizzando i dati di vento e moto ondoso estrattidagli archivi
ECMWF (European Centre for Medium Range WeatherForecasting) di
Reading, Inghilterra, messi a disposizione dalla RegioneToscana
nell’ambito dello studio commissionato per l’aggiornamento
delQuadro conoscitivo costiero.I dati di vento sono quelli simulati
dal modello meteorologico ECMWF,mentre i dati di moto ondoso sono
simulati mediante il modello spettra-le di terza generazione WAM, a
cui vengono forniti in input i campi divento simulati dall’ECMWF; i
dati di moto ondoso vengono forniti già vali-dati, attraverso il
confronto con i dati altimetrici rilevati dal satelliteTopex.I dati
utilizzati si riferiscono a 5 punti griglia e coprono il periodo 1
Luglio1992 - 31 Dicembre 2004 con un passo temporale di 6 ore.
Lungo la costatoscana sono state individuate 138 sezioni di
calcolo, ognuna rappresen-tativa di un’area considerata
sostanzialmente omogenea dal punto divista dell’esposizione al moto
ondoso. Poiché la profondità dell’acquanei pressi della costa
cambia al variare del livello del mare, si è procedu-to a
calcolarne sia la componente dovuta all’escursione di marea,
siaquella prodotta dal vento.La profondità di chiusura è stata
calcolata sia per gli eventi estremi regi-strati nel periodo di
osservazione (12 anni), sia per le condizioni che siverificano nel
95% dei casi. Inoltre, è stata calcolata per eventi con unperiodo
di ritorno di 50 anni (fig. 10).L’analisi dei risultati ha messo in
evidenza come spesso l’estensione deirilievi batimetrici effettuati
nei vari studi non sia stata la più opportuna.In alcuni casi le
rotte di acquisizione si sono estese troppo al largo, inci-dendo
negativamente sui costi del rilievi, in altri non hanno raggiunto
laprofondità di chiusura, tanto che quelli che potevano sembrare
errori nelrilievo o nell’elaborazione dei dati sembra che siano
imputabili a volumiche si sono mossi al largo entrando o uscendo
dalla zona indagata.I programmi di monitoraggio che si andranno a
sviluppare in futuro, siaper conoscere le tendenze evolutive del
litorale, sia per calcolare la dis-persione dei sedimenti immessi
nel sistema costiero con interventi diripascimento artificiale,
raggiungeranno la profondità di chiusura relativaal periodo di
analisi: decennale per lo studio della risposta della spiaggiaalle
opere di difesa o ai ripascimenti artificiali, cinquantennale per
ilmonitoraggio di lungo termine del sistema costiero.
-
262 Convegno di Maratea
33..55 -- AAttttiivviittàà ssvviilluuppppaattee ddaa aallttrrii
ppaarrttnneerr
L’integrazione fra le diverse componenti del progetto e la
collaborazionefra i vari partner ha fatto sì che anche i risultati
di ricerche condotte fuoridalla Toscana siano andate ad
incrementare il bagaglio delle conoscenzenecessarie per una
corretta impostazione del monitoraggio costiero.L’utilizzazione
delle immagini da satellite è stata fatta anchedall’Università di
Roma, dalla Democritus University (Macedonia-Est eTracia) e da
OANAK (Creta). Con l’Università di Roma vi è stata una stret-ta
collaborazione sia nel lavoro di campagna, con l’acquisizione
delle
Figura 10 - Profondità di chiusura al 95% massima registrata nei
12 anni di osservazione eper un periodo di ritorno di 50 anni.
Elaborazione DEAM per il Progetto OpTIMAL
-
Coste: Prevenire, Programmare, Pianificare 263
firme spettrali della spiaggia, sia nella determinazione dei
migliori algo-ritmi per l’estrazione della linea di riva. I due
partner greci, applicando iltelerilevamento ad estesi tratti
costieri, ne hanno dimostrato l’efficacia el’economicità e
confermato i livelli di accuratezza ottenuti sulla costatoscana.Per
quanto riguarda il LiDAR marino (ALB), nel precedente
ProgettoBEACHMED era stato effettuato un volo lungo il litorale
settentrionaledella Toscana, ma non era stato possibile acquisire
dati batimetrici perl’elevata torbidità delle acque costiere. I
test effettuati da ARPA-IA e EIDMéditerranée in OpTIMAL, al
contrario, hanno dimostrato l’applicabilitàdi questo sistema anche
per acque costiere non lontane dalle foci fluvia-li. Il confronto
con rilievi contemporanei singlebeam entro i 4,5 m di pro-fondità
ha mostrato scostamenti medi dal dato batimetrico ALB inferioriai 5
cm, mentre procedendo verso il largo, fino ai -10 m, le differenze
rag-giungono i 60 cm. Il metodo si è dimostrato economicamente
vantaggio-so, se applicato ad estesi tratti costieri, e l’elevata
densità dei punti con-sente una buona rappresentazione delle
morfologie, anche sulla spiaggiaemersa, estremamente utili per
l’analisi del rischio costiero. Questametodologia verrà quindi
presa in considerazione per eventuali futuriaggiornamenti dai dati
batimetrici a scala regionale.Anche l’acquisizione di immagini con
webcam era stata effettuata nelprecedente progetto BEACHMED,
utilizzando sistemi semplici ed econo-mici ma che avevano
comportato notevoli problemi di georeferenziazionedelle immagini e
di operabilità. I dati forniti dai sistemi più complessi
uti-lizzati in OpTIMAL dalle Università di Bologna e di Genova
sembrano giu-stificare l’impegno finanziario associato e potranno
essere utilizzatianche in Toscana in quei casi in cui è
fondamentale una più approfonditaconoscenza della morfodinamica
costiera, come sui litorali che ospitanocomplessi sistemi di barre
o dove la variabilità temporale della linea diriva è elevata.Il
modello sviluppato dall’Università di Roma, per la previsione
delladurata dei ripascimenti artificiali viene testato anche su di
un interventorealizzato in Toscana (Comune di Carrara), e sarà
certamente impiegatoper i nuovi progetti in fase di
elaborazione.Anche la modellistica numerica applicata alla
ottimizzazione dei progetti,già utilizzata per molti interventi
realizzati lungo la costa toscana, ha tro-vato nel confronto con
IACM/FORTH (Creta) un’occasione di ulteriore veri-fica; nell’ambito
di OpTIMAL si è valutata la dipendenza dei risultati deimodelli
dall’accuratezza dei dati batimetrici di input, evidenziando
lanecessità di rilievi di estrema accuratezza.Le indagini
geofisiche eseguite da ICM (Catalogna) per la caratterizzazio-ne
volumetrica e sedimentologica del prisma costiero sopraflutto ad
unastruttura portuale (Masnou) sono di grande interesse per la
RegioneToscana, dove situazioni analoghe si ritrovano in
corrispondenza del portidi Marina di Carrara e di Viareggio, e dove
si pone il problema di un’otti-male utilizzazione e di una gestione
strategica dei sedimenti disponibili.
-
264 Convegno di Maratea
44 -- CCoonncclluussiioonnii
Il Sottoprogetto OpTIMAL, nel quale la Regione Toscana ha svolto
il ruolodi Responsabile tecnico, ha avuto ricadute positive
immediate con l’ac-quisizione di dati aggiornati sullo stato del
litorale e con una rielabora-zione dei dati di archivio, che ha
mostrato la complessità dei processi inatto e la necessità di
protocolli standardizzati per la loro quantificazione.In base a
ciò, il piano di monitoraggio di lungo termine su tutto il
litoraleregionale e quelli di breve termine per valutare
l’efficacia degli interventidi riequilibrio sono stati
ridefiniti.Nella nuova impostazione i tempi e le tecniche di
rilievo tengono contodell’accuratezza dei dati ottenibili, della
variabilità spaziale e temporaledella linea di riva e della
profondità di chiusura. L’elaborazione dei dati,sia per la
definizione dello “stato” dei singoli tratti costieri, sia per la
pro-duzione di quadri sintetici sullo stato del litorale a livello
regionale, tieneora conto di quanto prodotto in OpTIMAL, sia dal
partner regionale,l’Università di Firenze, che dagli altri
afferenti al Progetto.Le occasioni di scambio di informazioni e di
confronto fra le problemati-che locali sono scaturite anche dai
numerosi field trip effettuati durantele Conferenze che si sono
svolte nelle varie sedi dei partner regionali(OQR). È stato infatti
possibile visitare litorali che presentano problema-tiche simili a
quelle di alcuni tratti del litorale toscano e conoscere
lesoluzioni adottate. Dall’erosione della costa dell’Hérault, con
gli inter-venti di difesa del litorale e di stabilizzazione delle
dune, ai problemiindotti dal porto di Masnou (Catalogna),
dall’erosione del delta del FiumeNestos (Macedonia orientale -
Tracia) e delle pocket beach di Creta, si èavuta un’ampia
panoramica di situazioni presenti anche lungo la costatoscana ed è
stato possibile analizzare soluzioni gestionali e
progettualidiverse.Tutto ciò dimostra l’estrema utilità di progetti
in cui la componente ammi-nistrativa collabora in modo stretto con
quella scientifica in un quadrointernazionale nel quale le singole
esperienze vengono messe in com-partecipazione e discusse dai
diversi punti di osservazione. La presa dicoscienza che a livello
del Mediterraneo si ripresentano le stesse proble-matiche, magari
in stadi storici diversi, conferma la necessità di una mag-giore
circolazione delle idee e delle esperienze, cosa che OpTIMAL,
etutto il Progetto BEACHMED-e hanno reso possibile, creando una
rete direlazioni che continuerà a dare frutti anche in futuro e che
verranno divul-gati attraverso il sito del progetto
(www.beachmed.eu).
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Coste: Prevenire, Programmare, Pianificare 265
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