Appunti di geomorfologia

Appunti di geomorfologia

Il clima e i cambiamenti climatici

Clima: “stato medio” del tempo atmosferico di una zona. È definibile a varie scale spaziali (locale - microclima, regionale, nazionale, continentale, emisferico, globale). Viene determinato nell'arco di almeno 30 anni in base a temperatura, precipitazioni, vento, umidità, pressione. La caratteristica principale del clima rispetto al comune "tempo meteorologico", oltre all'intervallo temporale di osservazione, è l'avere un andamento che tende a mantenersi stabile nel corso degli anni pur con una variabilità climatica interannuale dovuta alle stagioni e di medio-lungo periodo che vi si sovrappone. Differenza tra tempo e clima, gli elementi del tempo atmosferico e del clima sono gli stessi: temperatura, precipitazioni, pressione, umidità, radiazione solare, ecc.

• Il tempo atmosferico è il complesso delle condizioni fisiche che caratterizzano l’atmosfera in un dato luogo in un determinato momento;
• Il clima è costituito dalla loro ripetitività durante un periodo molto più lungo.

Il clima

La forza principale che influenza il clima è il flusso di energia solare che ricevono la Terra e l’atmosfera. I principali fattori di controllo del clima includono latitudine, altitudine, distribuzione terre-mari, correnti oceaniche, laghi, suolo, vegetazione ed esposizione. Questi fattori influenzano gli elementi che servono a caratterizzare un clima. Vediamo i principali:

• Quota: Stazioni meteo poste a quote elevate mostrano temperature più fredde rispetto a stazioni poste al livello del mare, questo a causa del raffreddamento dell’atmosfera dovuto all’elevazione.
• Grandi masse di acqua: Alta capacità termica dell’acqua (cambia temperatura lentamente): zone prossime a grandi masse d’acqua tendono ad avere temperature più miti, con escursioni termiche (tra giorno e notte e tra inverno ed estate) più contenute. Il fenomeno è osservabile nelle località costiere e, in misura minore, in riva a grandi laghi.
• Costa continentale e correnti marine: La temperatura superficiale degli oceani varia con la stagione in maniera molto ridotta rispetto a quella delle terre emerse, per cui le regioni costiere mostrano una variazione di temperatura annuale inferiore. Le correnti marine esercitano una notevole influenza sulle precipitazioni: le correnti calde ne determinano un incremento, mentre quelle fredde tendono a ridurne l’entità. Le correnti calde hanno maggiore effetto delle correnti fredde, in quanto queste ultime, più pesanti, scorrono al fondo degli oceani.
• Distribuzione terre-mari: Le masse d’aria dalle regioni continentali sono più secche, mentre le masse d’aria provenienti dal mare sono più umide. Nelle regioni dove tali masse d’aria collidono si possono verificare delle precipitazioni.
• Presenza di vegetazione: La presenza di vegetazione attenua gli estremi termici ed assicura un certo tenore di umidità nei bassi strati dell’atmosfera; le foreste, in particolare, esercitano uno spiccato effetto di condizionamento del clima, determinando un abbassamento della temperatura media rispetto alle contigue aree non ricoperte da foreste, e innalzano sensibilmente il tasso di umidità.
• Barriere orografiche ed esposizione dei versanti: La posizione di un rilievo può influenzare notevolmente la quantità di precipitazioni. Sul lato sopravvento, il sollevamento forzato di aria sopra le montagne produce condensazione e precipitazione. Sul lato sottovento, il riscaldamento adiabatico dell'aria produce condizioni di caldo e asciutto. La differente esposizione Nord/Sud gioca un ruolo chiave nel determinare un diverso riscaldamento superficiale.
• Attività antropica: L’uomo, infine, è in grado di modificare in molteplici modi la superficie terrestre e di conseguenza il (micro)clima.

Classificazione di Köppen

Questa classificazione prende il nome dal climatologo austriaco Vladimir Köppen nel 1918, modificata da Geiger e Pohl nel 1953 (e successive varianti). Il sistema si basa su lettere che etichettano i diversi climi. La classificazione si basa su:

• Valori mensili medi di temperatura,
• Valori mensili medi di precipitazione,
• Stagionalità delle precipitazioni intense (estive, invernali o distribuite in tutto l’anno),
• Precipitazioni nei mesi secchi.

Tre modelli di precipitazioni mensili:

• Distribuite Uniformemente
• Massimo in Estate
• Massimo in Inverno

Climi della zona A

Climi delle basse latitudini (climi tropicali piovosi): Tutti i mesi T media > 18°C. Clima tropicale senza stagione secca (Af): Climi umidi equatoriali – dominati da masse d’aria calde umide, che producono abbondanti piogge durante tutto l’anno (P mensile media sempre > 60mm). Clima monsonico (Am): Una stagione secca ed una stagione umida (intermedio). Clima tropicale con inverno secco (Aw): Presenza di una stagione umida e di una estremamente secca.

Diagrammi delle termoiete: I regimi climatici sono particolarmente ben rappresentati tramite un diagramma delle termoiete, o climografo: questo mostra le medie mensili della temperatura dell’aria e delle precipitazioni, raffigurate come punti che rappresentano i mesi dell’anno. I mesi sono uniti da linee per indicare il ciclo delle medie mensili lungo un intero anno. Qualunque sia il sistema di classificazione di un clima che un geografo può scegliere di adottare, uno studio delle temperature e delle precipitazioni mensili combinate insieme rivelerà che un clima può comprendere uno, o anche più, dei regimi di base.

Climi della zona B

Climi secchi (aridi e semiaridi): precipitazioni inferiori all’evapotraspirazione (o ad una soglia variabile dipendente da criteri complessi).

• Climi del deserto (BW): deserto caldo (BWh) o deserto freddo (BWk).
• Climi della steppa (semi-arido) (BS): steppa calda (BSh) o steppa fredda (BWk).

Climi della zona C

Climi temperati: Mese più freddo: T media tra -3°C e 18°C e mese più caldo con T media > 10°C. NB: c’è chi usa il limite di 0°C invece di -3°C. In questa classe un mese è definito secco se P(mensile).

In base a sotto-soglie di temperature o precipitazioni si definiscono:

• Climi mediterranei o con estate calda (Csa, Csb, Csc).
• Climi temperato o sub-tropicale con estate calda (Cfa, Cwa).
• Clima oceanico o temperato marittimo (Cwb, Cwc, Cfb, Cfc).
• Clima subpolare oceanico o subartico marittimo (Cfc).
• Clima temperato di alta quota con inverni secchi (Cwb, Cwc).

La terza lettera (a,b,c) indica la temperatura del mese più caldo: a= t>22°C b=t10°C c= meno di 4 mesi con t>10°C.

Climi della zona D

Climi continentali: temperatura del mese più freddo sotto i -3°C [0°C secondo altri] ma con almeno un mese con t>10°C. In questa classe un mese è definito secco se P(mensili) <30 mm.

• Climi continentali con estate calda (Dsa, Dwa, Dfa).
• Climi continentali con estate tiepida (Dsb, Dwb, Dfb).
• Clima continentale subartico o boreale (Dsc, Dwc, Dfc).
• Clima subartico continentale con inverni particolarmente freddi (Dsd, Dwd, Dfd).

La terza lettera (a,b,c, d) indica la temperatura del mese più caldo:

• a= t>22°C
• b=t10°C
• c= t<22 con tre mesi con t>10°C e la temperatura del mese più freddo sopra i -38°C.
• d= t<22 con tre mesi con t>10°C e la temperatura del mese più freddo sopra i -38°C.

Climi della zona E

Climi alpini e polari: temperatura del mese più caldo sotto i 10°C. In questa classe un mese è definito secco se P(mensili)<30 mm.

• Clima della tundra (ET). Il mese più caldo ha una temperatura tra 0°C e 10°C.
• Clima delle calotte glaciali (EF). Tutti i mesi hanno temperature inferiori allo zero.

Clima in Italia

Riscaldamento globale e cambiamenti climatici. Occorre analizzare (e comunicare) il problema in maniera seria, corretta, completa e scientificamente rigorosa. Es:

• Fonti,
• Differenza tra misure (dati diretti incontestabili), ricostruzioni (misure indirette) e proiezioni future (ottenute tramite modelli),
• Presentazione ed interpretazione dei dati,
• Distinzione tra componenti antropiche e naturali,
• Distinguere tendenze CLIMATICHE globali, regionali e sito-specifiche.

Effetto serra

Esistono processi naturali che generano gas serra. Senza l’effetto serra le temperature medie della Terra sarebbero -18°C (con oscillazioni molto più ampie delle attuali). Esistono anche attività umane che producono gas serra, aumentando quindi l’effetto serra. Sistema a due componenti: una naturale, una antropica.

Se tutti gli altri gas hanno un "potere climalterante" molto più alto di quello della CO2, attualmente la CO2 è il principale e più rilevante gas ad effetto serra (contribuendo per oltre il 55% all'effetto serra odierno e antropicamente modificato). Quando si parla degli obiettivi di riduzione emissiva si fa sempre riferimento a valori espressi in termini di CO2eq (CO2 equivalente), una unità di misura che considera la somma ponderata della capacità serra di tutti i 6 diversi gas (o famiglie di gas) oggetto del Protocollo di Kyoto. Anche nelle diverse attività di valutazione delle emissioni di gas serra di processi e prodotti si fa riferimento sempre al valore di CO2eq. Si esprime il "potere riscaldante equivalente" di tutti i gas serra emessi in una o più fasi del ciclo di vita di un prodotto rapportati all'unità di misura base che è la CO2.

Soluzioni

Predisporre strategie/piani di contrasto e di adattamento ai cambiamenti climatici.

Modellamento di versanti ed erosione

La geomorfologia ha per fine lo studio e l’interpretazione delle forme e dei processi responsabili del modellamento del rilievo terrestre. Ne studia quindi l’origine e l’evoluzione. In geomorfologia le parole:

• Forma (landform): porzione della Terra con caratteristiche morfologiche distinte che possono essere attribuite alla predominanza di un processo e/o ad una struttura particolare nel corso del suo sviluppo.
• Paesaggio (landscape): assume un significato particolare.

I processi morfogenetici possono distinguersi in due categorie:

• Processi endogeni: fenomeni tettonici, sismici, vulcanici ecc.
• Processi esogeni: fenomeni legati all’atmosfera, biosfera, idrosfera

Classificazione temporale, tempi geologici

Le forme del rilievo si differenziano in:

• Forme attive (processi attuali, in evoluzione)
• Forme inattive (derivano da processi non più attivi)
• Forme quasi inattive (processo attualmente non attivo ma, sotto le condizioni presenti, potrebbero riattivarsi anche sono saltuariamente). Termine ormai desueto, oggi si preferisce parlare di fenomeni “quiescenti”.

Classificazione temporale, si può essere ancora più specifici:

• Forme ereditate (l’agente morfogenetico attuale agisce su una situazione ereditata dal passato)
• Relitte (inattive, radicale cambiamento del contesto morfogenetico)
• Forme fossili (inattive e sepolte sotto una coltre di detriti)
• Forme riesumate (una volta fossili, adesso riportate alla luce e magari riattivate)

Nei processi esogeni si distinguono tre momenti: Erosione, Trasporto, Deposito. Conseguentemente le forme si distinguono in: Forme di erosione, Forme di accumulo.

Il modellamento dei versanti deriva dall’interazione di una serie di processi:

• Degradazione meteorica (weathering): dove un agente morfogenico (agenti atmosferici) disgrega la roccia. Fenomeno “in situ”, senza movimento.
• Erosione superficiale: asportazione del materiale da parte di agenti morfogenetici come l’acqua di precipitazione e di ruscellamento superficiale, il vento, i ghiacciai e le correnti marine.
• Movimenti di massa (es. frane): dove l’agente morfogenetico prevalente è la gravità.

Processi di degradazione

Degradazione fisica:

Produce una disgregazione della roccia madre senza che si verifichino trasformazioni chimiche.

Alterazione chimica:

Produce trasformazioni chimiche della roccia madre.

Processi di disgregazione fisica

• Termoclastismo: processo di disgregazione meccanica di una roccia causato da cicli ripetuti di dilatazioni e contrazioni dei minerali in risposta a forti escursioni termiche. Schema logico: roccia costituita da minerali diversi o con minerali anisotropi – escursioni termiche – cicli di dilatazione e contrazioni differenziali.
• Crioclastismo: processo di disgregazione meccanica di una roccia causato dall’aumento di volume dell’acqua quando essa ghiaccia dopo essere filtrata nelle fessure. Schema logico: roccia con frattura preesistente – acqua che si infiltra – cicli di escursioni termiche – pressione dovuta all’aumento di volume al passaggio liquido/solido – allargamento della frattura fino alla progressiva rottura – clasti a spigoli vivi.
• Idroclastismo: processo di disgregazione meccanica causato da cicli ripetuti di dilatazioni e contrazioni dei minerali (argillosi) che assorbono e rilasciano acqua. Schema logico: roccia o terreno costituiti da minerali igroscopici (es. alcuni minerali argillosi) – cicli di imbibizione ed essiccamento (per evaporazione) – cicli di dilatazione e contrazioni.
• Aloclastismo: processo di disgregazione meccanica di una roccia causato dalla deposizione di sali nelle (micro) fessure e dalla loro successiva dilatazione termica. Schema logico: roccia in prossimità di acqua salata – l’acqua penetra nelle microfessure – evapora lasciando dei sali – con il calore, alcuni sali di espandono fino a tre volte il proprio volume – il ciclo si ripete fino a causare delle microfratture che vanno allargandosi.
• Bioclastismo: processo di disgregazione meccanica di una roccia causato da organismi viventi come apparati radicali o animali scavatori.

Processi di alterazione chimica

• Dissoluzione: processo di alterazione chimica di una roccia causato dal passaggio in soluzione di alcuni dei minerali che la costituiscono. Rocce interessate: carbonatiche, evapotiti (gessi, salgemma, anidriti). Agenti chimici: gas come biossido di zolfo, azoto, anidride carbonica, presenti in atmosfera per cause naturali o antropiche e veicolati dalla pioggia.
• Idrolisi: processo di alterazione chimica di rocce silicatiche. Gli ioni presenti nell’acqua alterano la struttura cristallina dei silicati. Requisiti: rocce silicatiche, abbondanza di acqua, alte temperature (climi caldo-umidi).
• Idratazione: processo di alterazione chimica di rocce in cui i minerali reagiscono chimicamente con l’acqua cambiando struttura (ed aumentando di volume). NB: non confondere con idroclastismo: anche se l’effetto finale risulta simile, in questo caso l’acqua entra nella struttura chimica del minerale, causando una trasformazione chimica (es. l’anidride si trasforma in gesso).
• Ossidazione: processo di alterazione chimica di rocce i cui l’ossigeno provoca l’ossidazione dei minerali che contengono ferro. L’ossigeno può essere contenuto nell’aria o disciolto nell’acqua. Elementi ferrosi sono presenti nei minerali più spesso di quanto si pensi: es. molti silicati sono ricchi di ferro, alluminio o manganese. Tipicamente queste alterazioni formano delle patine superficiali rosse, gialle, o scure.
• Azioni biochimiche: processo di alterazione chimica di rocce e terreni da parte di esseri viventi, tipicamente tramite sostanze acide da esse prodotti. Es. apparati radicali, batteri e funghi. NB: nel caso di molte piante, le radici svolgono contemporaneamente un’alterazione sia chimica che fisica.

Rocce ed erodibilità

Generalizzando possiamo distinguere le rocce in:

• Poco erodibili se compatte, massive e rigide
• Erodibili se incoerenti, discontinue o plastiche
• Poco alterabili se composte di minerali poco solubili
• Alterabili se composte da minerali solubili

Rocce sedimentarie incoerenti come sabbie e ghiaie sono facilmente soggette a processi erosivi. Rocce sedimentarie cementate come arenarie e conglomerati sono più resistenti delle precedenti al ruscellamento e all’erosione a causa della presenza di sostanze cementanti che danno coerenza alla roccia. Argille: resistono bene all’alterazione chimica ma, a causa della loro incoerenza, alla loro scarsa permeabilità e alla loro plasticità sono soggette a movimenti gravitativi. Calcari: coerenti, rigidi e permeabili sono poco erodibili per via fisica ma molto solubili. Le piroclastiti sono di norma poco coerenti, molto permeabili e quindi facilmente disgregabili e anche alterabili chimicamente. Rocce cristalline eterogenee: (es. graniti) sono poco erodibili, ma più soggette all’attacco fisico-chimico rispetto a rocce cristalline omogenee (es. serpentiniti).

LA RESISTENZA DELLE ROCCE PUÒ DIMINUIRE NOTEVOLMENTE IN CASO DI FRATTURE O ALTRE DISCONTINUITÀ.

Forme di disfacimento delle rocce

Le rocce, soggette ai processi di degradazione meteorica, danno luogo a vari tipi di forme geometriche di disfacimento.

• Disgregazione granulare: si originano dei granuli
• Esfoliazione: formazione di scaglie ricurve
• Separazione a blocchi: in rocce molto fratturate rappresenta la forma più comune di disfacimento
• Frantumazione: in rocce molto compatte e resistenti (es. selci) si producono