Scambi laguna-mare di acqua, materiale particolato e organismi e processi erosivi
Apporto in laguna di acque e maeriale solido da due tributari del bacino scolante
Modellazione numerica integrata del sistema bacino scolante-laguna-mare
Rilevazione e previsione di eventi anossici con metodologie di remote sensing
Tematica 1 Le interfacce della laguna: scambi con mare e bacino scolante
La laguna è un ambiente di transizione complesso, frutto dell’interazione fra terra e mare. La gestione del sistema lagunare non può quindi prescindere dalla conoscenza dei processi che accadono alle interfacce terra-laguna e laguna-mare, i cui effetti coinvolgono l’intero sistema lagunare. Il principale effetto diretto della regolazione dei flussi di marea riguarda propriamente gli scambi laguna-mare (in entrambi i versi) di materia, sia inanimata che vivente. La costruzione in fronte alle bocche di porto di dighe trasversali (“lunate”) ha introdotto evidenti modificazioni nel trasporto di sedimenti lungo il litorale e nelle interazioni con i flussi in entrata e in uscita dalla laguna. Le informazioni acquisite durante la fase di realizzazione delle opere di regolazione devono essere integrate con nuove osservazioni che consentano la comprensione delle tendenze in atto e degli effetti delle strategie di gestione. A causa dell’innalzamento del livello marino, nei prossimi anni la frequenza degli interventi di chiusura potrebbe aumentare significativamente. In questa prospettiva, investigare gli effetti delle chiusure sui flussi di materiale inorganico ed organico è un aspetto fondamentale per la gestione dell’ecosistema. È importante ricordare che la laguna ha un’importanza fondamentale anche nel ciclo vitale di molte specie marine. Risulta quindi necessario anche conoscere gli effetti delle regolazioni sui movimenti di organismi chiave/indice per l’ecosistema.
Le ricerche sulla laguna degli ultimi anni hanno permesso di considerare definitivamente superato l’approccio, troppo semplificato, che indicava nella mera eguaglianza fra volumi sottratti da forzanti erosive (naturali ed artificiali) e volumi ricreati con l’imbonimento di aree naturali il principale fattore per la salvaguardia ambientale. Invece, lo studio integrato dell’ecosistema è necessario per indicare l’appropriatezza delle misure di salvaguardia. Gli effetti della fase operativa del sistema delle opere mobili vanno quindi “monitorati” sull’intero sistema, considerando anche gli eventuali interventi di mitigazione-compensazione ovvero i contributi di altre forzanti, naturali od antropiche Per questi motivi questa tematica, che integra e valorizza strumenti di previsione e modellazione sviluppati e testati in decenni di ricerche sulla laguna, presenta un approccio integrato e multidisciplinare focalizzato sulle interfacce laguna-terraferma e laguna-mare, ma che comprende anche le dinamiche idrodinamiche, biogeochimiche e morfologiche interne alla laguna. La ricerca prevede anche l’utilizzo e l’integrazione delle informazioni raccolte dalle diverse reti di monitoraggio già in essere sul bacino scolante, la laguna e la fascia costiera, con l’aggiunta di misure specifiche raccolte ad hoc nel progetto e lo sviluppo di sistemi operazionali a supporto della gestione.
Linea di ricerca 1.1. Scambi laguna-mare di acqua, materiale particolato e organismi e processi erosivi
La valutazione e lo studio delle trasformazioni morfologiche e dell’ecosistema che sono avvenute nel corso del tempo e che stanno avvenendo nella laguna di Venezia non possono prescindere da un’attenta, metodica e scientificamente attendibile misurazione della variabilità naturale delle correnti di marea, della torbidità e del trasporto dei sedimenti, dei contaminanti e degli organismi.
Soprattutto in questo momento in cui si vedono terminare importanti interventi infrastrutturali, è indispensabile pianificare un sistema osservativo efficiente in grado di restituire preziose informazioni circa le dinamiche degli scambi laguna-mare in grado di influenzare l’evoluzione morfologica ed ecologica del sistema lagunare, incluso lo stato trofico, le associazioni di macrofite e le comunità della macrofauna bentonica ed ittica. La Linea di ricerca 1.1 si propone di sperimentare una rete di misura che consenta di monitorare in continuo i flussi di materiale particellato attraverso le bocche di porto con metodologie e tecnologie innovative, associata ad indagini sperimentali per la determinazione degli scambi di materia organica ed organismi. Questo permetterà di valutare i processi all’interfaccia laguna-mare la cui conoscenza rappresenta un punto fondamentale per la salvaguardia della città e delle funzionalità dell’ecosistema; soprattutto in uno scenario futuro di innalzamento del livello marino, la laguna di Venezia sarà soggetta ad una intensificazione degli interventi di gestione (ad es.: chiusura delle paratoie del MOSE e interventi per la mitigazione dell’erosione e della perdita di habitat) e la pianificazione di questi interventi dovrà basarsi su una conoscenza approfondita di questi fenomeni.
Soprattutto in questo momento in cui si vedono terminare importanti interventi infrastrutturali, è indispensabile pianificare un sistema osservativo efficiente in grado di restituire preziose informazioni circa le dinamiche degli scambi laguna-mare in grado di influenzare l’evoluzione morfologica ed ecologica del sistema lagunare, incluso lo stato trofico, le associazioni di macrofite e le comunità della macrofauna bentonica ed ittica. La Linea di ricerca 1.1 si propone di sperimentare una rete di misura che consenta di monitorare in continuo i flussi di materiale particellato attraverso le bocche di porto con metodologie e tecnologie innovative, associata ad indagini sperimentali per la determinazione degli scambi di materia organica ed organismi. Questo permetterà di valutare i processi all’interfaccia laguna-mare la cui conoscenza rappresenta un punto fondamentale per la salvaguardia della città e delle funzionalità dell’ecosistema; soprattutto in uno scenario futuro di innalzamento del livello marino, la laguna di Venezia sarà soggetta ad una intensificazione degli interventi di gestione (ad es.: chiusura delle paratoie del MOSE e interventi per la mitigazione dell’erosione e della perdita di habitat) e la pianificazione di questi interventi dovrà basarsi su una conoscenza approfondita di questi fenomeni.
L’integrazione delle osservazioni sperimentali, requisito primario di questa linea di ricerca, consentirà la calibrazione di modelli analitici e numerici in grado di fornire una visione di sintesi e prevedere i trend evolutivi nel medio e lungo periodo. Questo tipo di informazioni è indispensabile anche nella definizione di strategie per la manutenzione del sistema delle opere mobili nella fase di esercizio.
Questa attività di ricerca si propone quindi di avviare con un approccio multidisciplinare una nuova fase di studio integrato delle dinamiche che nel breve periodo avranno una ricaduta sulla qualità ambientale della laguna di Venezia, per la quale è prevista un’incidenza crescente degli interventi di gestione. Attraverso la collaborazione di figure esperte e specializzate nel campo della ricerca scientifica marina e lagunare, saranno quindi attivati studi a carattere multidisciplinare con l’obiettivo di quantificare, oltre al trasporto solido, l’entità dei processi erosivi in atto e lo scambio di organismi mare-laguna in prossimità delle paratoie MOSE ed il rilevamento di variazioni temporali e spaziali nella composizione genetica di specie lagunari potenzialmente interessate.
Questa attività di ricerca si propone quindi di avviare con un approccio multidisciplinare una nuova fase di studio integrato delle dinamiche che nel breve periodo avranno una ricaduta sulla qualità ambientale della laguna di Venezia, per la quale è prevista un’incidenza crescente degli interventi di gestione. Attraverso la collaborazione di figure esperte e specializzate nel campo della ricerca scientifica marina e lagunare, saranno quindi attivati studi a carattere multidisciplinare con l’obiettivo di quantificare, oltre al trasporto solido, l’entità dei processi erosivi in atto e lo scambio di organismi mare-laguna in prossimità delle paratoie MOSE ed il rilevamento di variazioni temporali e spaziali nella composizione genetica di specie lagunari potenzialmente interessate.
Linea di ricerca 1.2. Apporto in laguna di acque e materiale solido da due tributari del bacino scolante
L’obiettivo della ricerca è stimare il carico di particellato veicolato in laguna di Venezia dal fiume Dese e dal canale Osellino e investigare i processi che regolano il successivo trasferimento di questo carico agli apparati di foce e ad alcune aree a basso fondale direttamente connesse. In una situazione in cui la laguna è soggetta ad un trend erosivo, il particellato veicolato dal bacino scolante costituisce un materiale essenziale per contrastare l’approfondimento della laguna e l’impoverimento della morfodiversità lagunare. Allo stesso tempo, laddove questo materiale si deposita in eccesso, nelle zone di foce e/o nelle aree a basso fondale ad esse connesse, possono verificarsi situazioni di interrimento di ghebi e canali secondari, stagnazione delle acque, difficoltà per la navigazione e – più in generale – una riduzione della possibilità di utilizzo dell’ambiente lagunare all’interfaccia con la terraferma. Lo studio si basa sull’acquisizione in continuo dei valori della corrente e delle variabili chimico-fisiche in tre sezioni dei due tributari, i quali realizzano il trasferimento alla laguna di circa un terzo del carico solido totale da bacino. I dati verranno acquisiti in sezioni soggette all’influenza della marea e quindi confrontati con quelli – si auspica – messi eventualmente a disposizione dalle Istituzioni pubbliche (ARPAV, PROVV.OO.PP.) che li acquisiscono nelle sezioni a monte dei due tributari (stazioni di misura sui fiumi Dese, Zero, Marzenego). Attività in campagna di misura consentiranno di controllare la qualità dei dati acquisiti dalla strumentazione autoregistrante e di costruire la relazione empirica fra il valore di torbidità acquisito in continuo e le concentrazioni di particellato determinate attraverso la filtrazione di campioni d’acqua.
Sono inoltre previste uscite ad hoc per raccogliere dagli alvei campioni d’acqua per l’analisi del particellato in situazioni di forte deflusso dei due tributari. L’attività in campagna di misura consentirà inoltre di misurare la corrente e le variabili chimico-fisiche in altre sezioni dell’apparato di foce, di utilizzare trappole di sedimento nei bassi fondali, di prelevare campioni di sedimento per la caratterizzazione della colonna sedimentaria superiore e per l’acquisizione di dati batimetrici. Verrà inoltre sperimentato l’utilizzo di un drone dotato di camera multispettrale per l’osservazione dei processi di diffusione del carico solido negli apparati di foce. I dati e le informazioni acquisite saranno utili allo sviluppo di modelli finalizzati all’interazione bacino scolante-laguna (Linea 1.3-Modellazione numerica integrata del sistema bacino scolante-laguna-mare) e allo studio delle trasformazioni in atto sulla morfodinamica lagunare (Linea 3.2-Dinamiche erosive e morfosedimentarie in laguna di Venezia), anche in funzione di una loro possibile estensione alla stima del carico solido che deriva dall’intero bacino scolante. Inoltre, saranno utili alle Istituzioni che acquisiscono dati correntometrici e di qualità delle acque in sezioni a monte. Potranno infine costituire una base di riferimento a supporto della valutazione e della pianificazione di interventi a contrasto dell’approfondimento della laguna e dell’impoverimento della sua morfodiversità all’interfaccia con la terraferma. Infine, la metodologia di indagine sugli apparati di foce del fiume Dese e del canale Osellino sarà sviluppata nell’ottica di una potenziale estensione a tutti i tributari del bacino scolante nella laguna di Venezia.
Linea di ricerca 1.3. Modellazione numerica integrata del sistema bacino scolante-laguna-mare
Gli obiettivi di questa linea di ricerca riguardano lo sviluppo e l’applicazione di modelli integrati del sistema lagunare veneziano, che superino i limiti disciplinari e le singole formulazioni modellistiche consolidate. Tale obiettivo è dettato dall’importanza di poter disporre di uno strumento predittivo a scala lagunare che permetta di descrivere i processi idrodinamici, l’erosione, la deposizione e il trasporto di sedimenti e i processi biologici ad essi accoppiati. In particolare, le attività previste in questa linea includeranno: il miglioramento di sistemi di previsione di variabili idrodinamiche e idrologiche in laguna, l’accoppiamento tra modelli idrodinamici e biogeochimici esistenti, il confronto degli output dei principali modelli di circolazione lagunare allo stato dell’arte in condizioni di riferimento e sotto ipotesi di scenari, l’accoppiamento tra modelli idrodinamici e modelli idrologici di alcuni sotto-sistemi del bacino idrologico scolante nella laguna, la calibrazione e l’utilizzo di modelli di trasporto di sedimento per inferire le tendenze evolutive della laguna su un orizzonte temporale di 50 anni, la valutazione dello “stato idrodinamico” e “biogeochimico” nello scenario di lungo termine. Le attività produrranno una sintesi degli strumenti modellistici sviluppati nel corso di alcuni decenni, dando luogo a nuovi strumenti integrati che possano essere usati come strumenti decisionali in tempo reale (rispetto a livelli temperatura e salinità in laguna e, nel futuro, a concentrazioni di possibili sostanze sversate), come strumenti gestionali rispetto all’evoluzione morfologica di lungo termine (efficacia di interventi per il rallentamento del degrado eco-morfologico lagunare), come modelli pilota (limitati all’inclusione di due bacini idrologici di studio) che producano una descrizione quantitativa del continuo bacinoscolante-laguna-mare sulla base di sole forzanti di larga scala (piogge e livelli di marea).
Per raggiungere gli scopi previsti la linea si basa sulla collaborazione tra gruppi di ricerca che hanno sviluppato alcuni dei modelli di riferimento delle dinamiche lagunari. Le unità di ricerca collaboreranno inizialmente alla organizzazione, omogeneizzazione e completamento dei database esistenti (collaborando a questo scopo con le Linee 1.1 -Scambi laguna-mare di acqua, materiale particolato e organismi e processi erosivi- e 1.2 -Apporto in laguna di acque e materiale solido dal bacino scolante). In secondo luogo le unità collaboreranno allo svolgimento di simulazioni su periodi concordati e di riferimento rispetto ai quali valutare l’incertezza associata alle diverse parametrizzazioni dei processi fisici in gioco. Infine, mettendo a frutto le diverse competenze che la linea raccoglie, si realizzerà e testerà la prima catena modellistica che includa i rilevanti processi idrologici, idrodinamici, morfologici e biologici lagunari (i cui risultati saranno funzionali anche agli scopi delle Linee 1.4 -Rilevazione e previsione di eventi anossici con metodologie di remote sensing- e 2.2 -Inquinanti prioritari e rilascio di sostanze pericolose dal sedimento). Le attività saranno svolte sotto la guida di personale strutturato presso gli enti di ricerca partecipanti, ma vedranno l’ampia partecipazione di giovani scienziati a livello di dottorato e post-doc. Un risultato importante del progetto sarà dunque produrre una nuova generazione di scienziati e tecnici che permettano agli enti pubblici aventi competenza sulla laguna di mantenere e ampliare i propri settori tecnici responsabili del monitoraggio e della gestione dell’ambiente lagunare veneziano.
Linea di ricerca 1.4. Rilevazione e previsione di eventi anossici con metodologie di remote sensing
Le crisi anossiche sono un indicatore dello stato di salute dell’ecosistema lagunare, per cui l’insorgere di fenomeni di anossia e la loro variazione in estensione e frequenza potrebbe essere correlabile alle mutate condizioni idrodinamiche dovute alla regolazione dei flussi alle bocche di porto. Gli eventi di anossia sono spesso associati alla presenza di acque biancastre che sono state identificate come anomalie di “colore dell’acqua” su immagini satellitari d’archivio, in particolare Landsat-8 (NASA) e Sentinel-2A e B (ESA), in luoghi e periodi diversi nel corso degli ultimi anni. Ad esempio, nel luglio 2013 le aree interessate erano più ampie e diffuse e avevano colpito soprattutto l’area vicina a S. Giuliano, mentre nell’estate 2016 l’area interessata era in Laguna centrale. Diventa quindi importante poter disporre di uno strumento in grado di individuare in modo sinottico sia le zone che sono state interessate da anossie ricorrenti e sia, in quasi real time, le aree che saranno soggette ad anossie nel corso dello studio, anche a supporto della modellistica idrodinamica e biogeochimica. L’attività si incentra sullo sviluppo di una metodologia da telerilevamento allo stato dell’arte, calibrata e validata con dati in situ, per l’identificazione delle zone interessate dalla presenza di acque biancastre (proxy di eventi di anossia) in immagini satellitari di archivio per una valutazione delle condizioni “pre MOSE” e immagini satellitari di nuova acquisizione per valutare le variazioni intervenute anche sulla idrodinamica, essendo le anossie strettamente correlate ai pattern di circolazione. I risultati dell’attività andranno a definire le aree che sono state soggette ad eventi di anossia e permetteranno di identificare gli eventi in corso in quasi real time per poter caratterizzare il fenomeno di anossia e di formazione delle acque biancastre.
I risultati dell’attività andranno a definire le aree che sono state soggette ad eventi di anossia e permetteranno di identificare gli eventi in corso in quasi real time per poter caratterizzare il fenomeno di anossia e di formazione delle acque biancastre.
