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Cos’è la geomorfologia?

È la scienza che si occupa della forma della superficie terrestre e dei processi ad essa correlati.

La superficie terrestre

La maggior parte della superficie del pianeta è situata sott’acqua, i due estremi di elevazione sono rappresentati dai continenti (rilievi montuosi) e dagli oceani (fondali oceanici). La maggior parte della superficie continentale si trova sotto i 2000 metri e la media è circa 1000 metri.

L’uomo è diventato il principale fattore di influenza del territorio. I processi geomorfologici cambiano la forma del territorio: cambiamenti climatici ecc.

Concetti di geomorfologia

• Agenti: (agiscono, hanno la forza per farlo) acqua, ghiaccio, vento
• Processi: (progressivi passaggi che portano ad una situazione finale) alterazione, erosione, trasporto, deposizione
• Energia: solare, geotermica, termica, chimica, gravitazionale ecc.
• Sistemi: (insieme di parti che compongono un insieme) fluviale, glaciale, costale ecc.
• Clima: determina i principali agenti
• Tempo: evoluzione delle forme e dei paesaggi
• Regionalità: fisiografia

Effetto del controllo sulle forme del territorio, processi esogenetici e endogenetici

• Esogenetici: avvengono sulla superficie terrestre. Includono alterazione, erosione, trasporto e deposizione di suoli e rocce. Processi principali: acqua, ghiaccio, vento
• Endogenetici: avvengono all’interno del pianeta, creano il rilievo elevando montagne e parti di territorio, deprimono i bacini e i fondali oceanici (terremoti). Tettonica, vulcanismo dominano i processi endogenetici che agiscono sulle forme del territorio.

La forma del territorio è controllata dall’interazione tra: tettonica, clima ed erosione. (Importante)

I processi tettonici che danno origine ai rilievi montuosi sono legati alla relazione tra la crosta terrestre e la circolazione e convezione del mantello sottostante.

I processi superficiali che erodono e scolpiscono la topografia consistono in processi idrogeologici, geomorfologici e geochimici che erodono e trasportano suoli, sedimentari e rocce.

Processi tettonici

Agiscono sia localmente che regionalmente e forniscono le condizioni al contorno sulle quali i processi erosivi vengono attuati.

La formazione di un rilievo montuoso crea una base su cui si instaura l’erosione.

Le strutture principali del nostro pianeta sono controllate dalla tettonica.

Le maggiori catene montuose sono posizionate ai confini delle placche tettoniche.

Margini attivi: tutta la costa occidentale delle Americhe è posizionata su margini attivi, come per es. la costa orientale dell’Asia.

Margini passivi: quasi tutta la costa orientale delle Americhe ed il margine occidentale dell’Africa-Europa è un margine passivo, sede di prevalente erosione e sottende ad aree particolarmente pianeggianti o a catene montuose in fase di demolizione.

Classificazione e strutture primarie dei vari tipi di margine tra placche

Margini convergenti: es. Ande, Himalaya, Alpi sono margini convergenti perché si tratta di collisione tra continente e continente.

Margini divergenti: dorsali medio oceaniche (es. centro dell’Atlantico), zone di rift (Mar Rosso, Rift est Africano).

Margini trasformi: dominati da spostamenti laterali come San Andreas, FaultZone (California).

Movimenti isostatici

Possono essere semplificate come un sistema di galleggiamento (la crosta continentale, oceanica e il mantello litosferico costituiscono la parte esterna della Terra rigida e meccanicamente forte. Questo insieme è la litosfera. L’astenosfera è posizionata sotto la litosfera; nell’astenosfera una piccola % di materiali è liquefatta, per questo si dice che “i movimenti isostatici possono essere semplificati come un sistema in galleggiamento”).

Montagne che si alzano portano all’erosione (più superficie sottoposta ai fenomeni erosivi), bacini che si deprimono portano al riempimento (si formano conche con potenziale formazione di bacini idrici).

Litosfera.

Clima

Sia la distribuzione spaziale che i cambiamenti a lungo termine del clima possono lasciare tracce distinguibili nelle forme del paesaggio, esempi:

• Effetti delle differenze di clima sulle forme
• Topografie relitte formate da processi ora inattivi (per es. alcune colline si sono formate quando i ghiacciai si espandevano fino in Pianura Padana)

Zone climatiche del Sud America sono influenzate dalla topografia delle Ande.

Erosione

I processi erosionali, che rimuovono e ridistribuiscono rocce e suoli, tendono a controllare le strutture della superficie terrestre a piccola scala.

I processi primari erosivi sono:

• Movimenti di massa (processi di versante): fratturazione profonda, frane superficiali, deformazione della superficie dei suoli
• Fiumi e torrenti (processi fluviali): piccoli canali effimeri, canali montani molto inclinati, ampie piane fluviali
• Processi glaciali e periglaciali: calotte polari, topografia pianeggiante, ghiacciai a forma di V e U
• Vento (processi eolici): dune di sabbia
• Processi vulcanici: erosione e deposizione legate ad eruzioni

Sistemi montani: i versanti delle montagne sono molto soggetti ad erosione fluviale (i fiumi hanno grande capacità di trasporto e piccola capacità di stoccaggio), i fiumi possono anche tagliare la roccia creando un rilievo locale, i fiumi montani trasportano sedimenti verso le pianure.

I fiumi di pianura costituiscono piane alluvionali depositando materiale e trasportando sedimenti verso la costa.

I bacini di drenaggio sono dei sistemi:

Importanza ecologica dei processi geomorfologici: l’interazione dei processi sulla superficie terrestre crea l’ambiente fisico per i sistemi ecologici che forniscono habitat agli organismi, incluso l’uomo.

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I sistemi

Che cosa è? È qualcosa che è composto da un insieme di parti, che formano un insieme chiaramente definibile e che funzionano insieme.

Un sistema possiede dei confini (es. un televisore ha come confini lo schermo e la scatola che lo contiene).

Il sistema Terra-Atmosfera è rappresentato dalla superficie superiore dell’atmosfera.

Tutto ciò che è all’esterno del sistema viene chiamato dintorno o ambiente esterno. La rappresentazione più comune di un sistema è una scatola. Questo è un modo per schematizzare; la scatola rappresenta i confini del sistema. I = input, O = output, S = entità interna di stoccaggio che effettua lo scambio, attraverso i confini, degli input e output.

Tipologie di sistema

I sistemi possono essere caratterizzati a partire dal sistema di flusso:

• Sistema isolato: non ha né entrate né uscite. È totalmente indipendente dai suoi dintorni
• Sistema chiuso: hanno entrate e uscite di energia ma non di materia. (es. TV non richiede input e/o output di materia per funzionare: essa funziona soltanto dalla trasformazione di energia che entra e produce un’uscita in termini di luce, calore.
• Sistema aperto: ha input e output di energia e materia. Noi siamo un sistema aperto dato che si prende e si perde energia dalla pelle; si prende anche materia sotto forma di cibo e si ha un’uscita sotto forma di urina e feci. Un sistema aperto è accoppiato con i dintorni attraverso materia ed energia.

Sottosistemi

Molti sistemi possiedono una struttura interna, composta da parti che possono essere considerate esse stesse dei sistemi o dei sub-sistemi (sottosistemi). Esempio: il TV è costituito da più componenti elettroniche. Anche il nostro corpo è composto da sub-sistemi (sistema circolatorio, respiratorio, le ossa ecc.).

Studio dei sistemi

Studio di un semplice sistema: input I = 100; output è allacciato al contenuto del sistema S con un valore di O = 0.1 (10% del contenuto di S).

Le unità di misura utilizzate per I, S, O sono differenti:

• Per S: sono pure, riferite ad una quantità definita o definibile
• I e O: unità riferite ad un intervallo di tempo

Stato stazionario 3

Dell’acqua è immersa in una cisterna a 5 m /min. (Input). La cisterna ha un piccolo foro posizionato in modo che l’acqua esca in proporzione al livello che raggiunge nella cisterna. La quantità di Output è proporzionale alla quantità contenuta (S).

Si può assumere che O = 50% di S.

Questo significa che il nostro sistema cisterna raggiunge lo stato stazionario quando nella cisterna ci sono 310 m. Calcolo di un sistema.

Equilibrio dinamico

Se un sistema aperto riceve un input che differisce solo di poco dall’output, S può aumentare o diminuire nel tempo fino a che I è approssimativamente uguale a 0 (quasi simili I e O).

Un sistema in queste condizioni è descritto come un sistema in equilibrio dinamico.

Equilibrio metastabile

Alcuni sistemi possiedono sottosistemi che mostrano quelle che viene chiamato effetto soglia.

Questo avviene quando il valore di un sistema raggiunge un particolare livello critico e uno dei sottosistemi può subire un cambiamento immediato/drammatico (es. frane).

Tale effetto soglia è molto comune nei fenomeni naturali.

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Metodi e tecniche in geografia fisica

Terminologia sistemica

• Stato stazionario: condizioni che non cambiano con il tempo
• Equilibrio: un bilancio tra forme e processi
• Equilibrio dinamico: cambiamenti intorno ad un centro comune
• Soglia: una condizione in eccesso (o difetto) che può portare a un cambiamento repentino del sistema
• Retroazione (feedback): positivo: auto-rinforzante; accelerazione; negativo: auto-regolante; smorzamento
• Equivalenza: stato finale identico raggiunto da differenti meccanismi

Processi geomorfologici - studio

Bilancio delle forze se sono maggiori l’oggetto si muove rimane stabile fino a quando è maggiore di.

Il ghiaccio fluisce per deformazione, la forza di gravità è quella di scorrimento; la forza di resistenza include l’abilità di resistenza del ghiaccio alla deformazione.

Studio dei processi e misure in campo

Misura idrometrica sulla pila di un ponte (misura livello acqua).

Survey GPS: la ripetizione di misure ad alta risoluzione permette di documentare i cambiamenti topografici che avvengono in una zona.

Quanto è vecchia la roccia, la superficie, la forma? – tecniche di datazione geomorfologiche.

Degradazione di una scarpata.

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Fusi orari

PowerPoint stampato.

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I climi

Gruppi climatici secondo la classificazione di Köppen:

• Basse latitudini (Equatore): precipitazioni frequenti e sparse in tutto l’anno con temperatura pressappoco costante. Nei climi costieri le precipitazioni sono dovute a situazioni monsoniche. (es. l’Oceano indiano si scalda molto mentre nel continente indiano si forma freddo quindi la massa d’aria calda, satura d’umidità, si sposta verso quella fredda provocando precipitazioni. Quando il mare si raffredda cessano le precipitazioni e si ribalta la situazione.
• Medie latitudini: caratterizzate dalla presenza di cicloni, anticicloni e sistemi frontali. Vi è una forte variazione di temperatura e le precipitazioni sono diffuse tutto l’anno.
• Alte latitudini (poli): venti freddi, corte e fredde estati, fredde e secche masse d’aria provenienti dall’Artico. Nelle coste c’è un clima da tundra e sono presenti forti venti, nel continente c’è un’escursione termica di circa 50°C tra estate ed inverno.

Cambiamenti climatici

I processi geomorfologici possono essere lenti o intensi.

Nella tundra i suoli non sono evoluti come invece lo sono nelle foreste pluviali. L’effetto disgelo è importante per il sistema suolo.

I cambiamenti climatici sono in atto perché c’è un incremento costante di CO² e di altri gas in atmosfera.

Quindi la temperatura aumenta, gli eventi estremi sono influenzati dal clima: ad es., l’aumento del nr dei cicloni è in relazione con l’aumento dei terremoti e di esondazioni.

Per definire un clima ci vogliono almeno 30 anni di dati (media T, precipitazioni e variaz. stagionale di precipitazioni e T.)

La prima forza che fa funzionare il sistema è la radiazione solare.

Tra i parametri dei climi si valutano:

• Altitudine: man mano che si sale di quota, le temperature diminuiscono anche se le quote sono alla stessa latitudine
• Latitudine: l’insolazione varia e quindi varia anche il ciclo delle temperature annuali
• Distanza dal mare: sulle coste si ha maggiore uniformità termica e di precipitazioni perché l’acqua del mare ha elevate capacità termiche e ci vuole tempo per far sì che rilasci o acquisti calore ed energia.

Aspetti geografici

Le zone equatoriali (basse latitudini) sono a bassa pressione. (Richiamo di aria è verso l’alto quindi l’aria è umida es. foreste pluviali).

Le zone tropicali sono di alta pressione. (Richiamo dell’aria verso il basso, quindi aria secca e calda. Es. zone desertiche).

Le catene alpine fanno da barriera alle correnti umide (es. pianura padana) quindi risale riscaldando l’umidità e quindi si formano precipitazioni prima di valicarle.

Temperatura

• La temperatura media mensile dipende da latitudine, locazione e altitudine
• Nelle zone continentali il sistema climatico ha una larga variazione annuale e mensile (da un mese ad un altro le temperature possono anche variare di 30°C)
• Nelle zone marittime gli effetti sono molto più moderati e la temperatura risulta costante durante il variare delle stagioni e dei mesi

Precipitazioni

Sono molto più legate alla circolazione atmosferica rispetto alle temperature.

Ci sono venti costanti, per esempio gli alisei, che trasportano le masse d’aria sempre nelle stesse direzioni facendo diventare più prevedibili le precipitazioni.

Le 7 zone più importanti sono:

• Umido equatoriale
• Zona degli alisei
• Deserti tropicali
• Deserti e steppe delle medie latitudini
• Regioni subtropicali
• Umido nelle medie latitudini
• Deserti artici e polari

Nelle zone situate alle stesse latitudini ci sono più o meno precipitazioni, questo perché le masse d’aria che causano le precipitazioni si muovono. Il regime delle precipitazioni varia da zona a zona, però per es. una zona ricca di foreste e una arida potrebbero avere lo stesso regime pluviale nonostante le situazioni siano opposte.

Dove vi è un regime monsonico in estate:

• L’acqua assorbe calore.
• Copertura del sole da parte delle nuvole che causano precipitazioni. Quindi anche se dovesse fare più caldo in realtà fa più freddo perché il calore viene assorbito dall’acqua.

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Alterazione fisica delle rocce

I processi che governano la disgregazione e dissoluzione delle rocce a livello superficiale e sub-superficiale.

Questi processi causano:

• Flusso di massa da un sito
• Cambiamenti in fattori come resistenza, permeabilità o la dimensione delle particelle che influenzano il tasso di flusso di massa da un sito

Principali fattori che controllano l’alterazione

• Termodinamica: materiali e reazioni (materiale parentale e reagenti)
• Cinetica: tassi di reazioni e processi (tempo)
• Condizioni ambientali: temperatura, umidità, pH, vegetazione (è il fattore che influisce maggiormente)

Tipologie di alterazioni

Esistono tre diverse tipologie di alterazioni:

• Chimica: cambi di composizione
• Meccanica (fisica): demolizione meccanica delle rocce, cambiamento di dimensioni
• Biologica: effetti degli organismi (possono agire come gli altri due tipi di alterazione)

Alterazione meccanica (fisica)

Non si hanno cambiamenti di composizione, solo una disgregazione in pezzi più piccoli.

I cambiamenti possono venire a volume totale oppure a piccoli volumi (vuoti o fessure).

I principali processi di alterazione meccanica sono:

• Esfoliazione: rocce formate a grande pressione all’interno della crosta terrestre, riportate in superficie dall’erosione. Avviene una riduzione dello stress dovuta all’espansione alla superficie con la formazione di superfici di esfoliazione granulare lungo grani o a contatti tra grani. La roccia si rompe in strati che sono paralleli alla superficie topografica. Quando la roccia viene scoperta si espande dovuta alla diminuzione della pressione confinante.
• Azione del gelo: fenomeno del crioclastismo: rottura della roccia causata dall’espansione del ghiaccio tra le sue fessure. L’acqua riempie le fessure delle rocce durante il giorno e quando calano le temperature si ghiaccia aumentando il suo volume e provocando la loro frattura. Questo fenomeno è molto comune nelle zone alpine dove si hanno notevoli cambiamenti di temperatura tra giorno e notte. Un’ampia estensione di rocce spaccate dal fenomeno del crioclastismo prende il nome di Felsenmeer (mare di roccia).
• Umidità/secco: espansione e contrazione dovuta all’umidificazione e al disseccamento. L’aggiunta di acqua nella struttura delle rocce o di un minerale può causarne l’espansione. Miche e fillosilicati sono i più sensibili a questo fenomeno.
• Alterazione salina: crescita di cristalli di sale da soluzioni iper-concentrate. I fluidi salini possono riempire fratture e spazi tra cristalli che espandendosi creano delle piccole