Appunti parte Geomorfologia (di Geologia applicata)

Elementi di Geomorfologia – Capitolo 1

IL CLIMA E I CAMBIAMENTI CLIMATICI

CLIMA E TEMPO METEOROLOGICO

Definizioni

• 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…

PERÒ:

• 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.

PRINCIPALI FATTORI DI CONTROLLO

LATITUDINE

L’insolazione varia con la latitudine.

Il ciclo annuale delle temperature dipende dalla latitudine.

Vicino all’Equatore, le temperature sono più alte e la varizione annuale è

bassa.

Verso i poli le temperature sono più fredde e la variazione annuale è più

elevata.

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.

AREE CONTINENTALI

Nell’interno delle aree continentali vi sono grandi variazioni annuali di temperatura

media mensile con dei picchi in ogni stagione

EFFETTI DELLE AREE MARITTIME

Effetti moderati persistenti ad ogni latitudine. Temperature più costanti, con lievi

variazioni stagionali

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.

Lo sbarramento al flusso di aria umida proveniente dal

mare induce l’instaurarsi di climi fortemente

continentali, a carattere piovoso sopravento, e desertico

nei versanti sottovento (‘ombra di pioggia’).

ATTIVITÀ ANTROPICA

L’uomo, infine, è in grado di modificare in

molteplici modi la superficie terrestre e di

conseguenza il (micro) clima.

Esempio: URBAN HEAT ISLANDS

Isola di calore urbano: area urbana più calda delle zone rurali circostanti a causa

delle attività e costruzioni umane.

CLASSIFICAZIONE DI KOPPEN

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

PRECIPITAZIONI MENSILI GLOBALE

Tre modelli di precipitazioni mensili:

• Distribuite Uniformemente

• Massimo in Estate

• Massimo in Inverno N.B.: in alcuni casi viene

(precipitazioni < evapotraspirazione) usata la soglia di 0°C per

(P annua < [variabile]) delimitare C e D

GRUPPI PRINCIPALI Combinando a coppie le sigle si possono

descrivere i climi di base (esistono versioni

più dettagliate e complesse – anche con una

terza lettera).

SOTTOGRUPPI Es: Af = clima tropicale della foresta pluviale

(A= sempre caldo, f= assenza stagione arida)

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).

MAX PRECIPITAZIONI IN INVERNO

se r < t CLIMA BW

Se t < r < 2t CLIMA BS

Se r > 2t FUORI DALLA CLASSE B

MAX PRECIPITAZIONI IN ESTATE

se r <t+14 CLIMA BW

Se t+14 < r < 2(t+14) CLIMA BS

Se r > 2(t+14) FUORI DALLA CLASSE B

PRECIPITAZIONI UNIFORMI IN TUTTO L’ANNO

se r<t+7 clima BW

Se t+14<r<2(t+7) clima BS

Se r>2(t+7) fuori dalla classe B

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)<30 mm.

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

marittmimo (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 = t < 22 ma oltre 4 mesi con t>10°C c= meno

di 4 mesi con t > 10°C

CLIMA 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 = t < 22 ma oltre 4 mesi con t > 10°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 sotto 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

Carta dei climi secondo Mario Pinna Precipitazioni medie annue

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

A livello globale, parliamo di: IPCC.

CICLICITÀ DELLE SERIE STORICHE TERMICHE CICLICITÀ NELLE ERE GEOLOGICHE

LETTURA E PRESENTAZIONE DEI DATI

Attenzione alla lettura delle serie storiche

A seconda di come suddivido i dati, da un dataset posso ottenere sub-dataset con caratteristiche diverse.

NB: in ogni dataset posso trovare un “fit”, ma esso non identifica automaticamente un “trend”: devo compiere

un’analisi statistica per verificare la sua significatività

Occhio alle scale, alle assi, ecc…

Prendere in considerazione le equazioni (i numeri non mentono)

EFFETTO SERRA

Esistono processi naturali che generano gas serra. Senza l’effetto serra la temperatura media della Terra sarebbe -

18°C ( )

con oscillazioni molto più ampie delle attuali GAS CONCENTRAZIONE CONCENTRAZIONE % PRINCIPALI FONTI

Esistono anche attività umane che PRE-INDUSTRIALE NEL 2005 AUMENTO

ANIDRIDE 280 ppm 379 ppm 35% Combustibili fossili

producono gas serra, aumentando quindi CARBONICA Variazione nell’uso

l’effetto serra. del suolo

Sistema a due componenti: una naturale, METANO 715 ppb 1774 ppb 148% Combustibili fossili

Agricoltura o

una antropica. sorgenti non

AUMENTO DEI PRINCIPALI GAS SERRA E definite

OSSIDO DI 270 ppb 319 ppb 18% Agricoltura

PRINCIPALI FONTI DI EMISSIONE DIAZOTO Ciascun gas ha un proprio GWP

(Global che

Warming Potential),

sostanzialmente corrisponde alla

"capacità serra" di quel composto

,

in relazione a quella della CO 2

convenzionalmente posta =1,

lungo un intervallo temporale che

di norma è a 100 anni.

Se tutti gli altri gas hanno un

"potere climalterante " molto più

alto di quello della CO ,

2

attualmente la CO è il principale

2

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 CO eq

2

(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 CO eq. Si esprimere il "potere riscaldante equivalente" di tutti i gas serra emessi in una o più fasi del ciclo

2

di vita di un prodotto rapportati all'unità di misura base che è la CO .

2

CLASSIFICAZIONE DI KOPPEN

MODELLAZIONE DI SCENARI FUTURI Entro il 2100

T: tra 0,3 e 4,8 °C

innalzamento delle acque del mare: tra 26 e 82 cm

Vari scenari ipotizzati:

- in NERO la linea della serie storica delle emissioni di

Anidride Carbonica.

- in ROSSO lo scenario catastrofico (RCP - Representative

Concentration Pathways) che porta a un aumento di oltre 4

gradi rispetto all'era preindustriale.

- in BLU lo scenario virtuoso della riconversione green.

- in MEZZO alcune ipotesi intermedie.

IPCC: Gruppo intergovernativo sul cambiamento climatico

(formato nel 1988) da due organismi delle Nazioni Unite,

l'Organizzazione meteorologica mondiale (WMO) ed il

Programma delle Nazioni Unite per l'Ambiente (UNEP) allo

scopo di studiare il riscaldamento globale.

4 scenari RCP (Representative Concentration Pathways)

(Percorsi Rappresentativi di Concentrazione)

Il numero associato a ciascun RCP indica la forza dei

cambiamenti climatici generati dall’attività umana entro

il 2100 rispetto al periodo pre-industriale.

Si prende in considerazione una certa quantità

 di CO che sarà emessa entro il 2100.

2

ciascuno scenario conduce a risultati diversi

 sull’entità dei cambiamenti climatici prodotti

dalle attività umane.

I cambiamenti climatici continueranno anche

 dopo il 2100 e le temperature rimarranno

elevate per molti secoli anche dopo che le

emissioni di CO saranno cessate.

2

+ CO2eq ==> + aumento temperatura La complessità dei modelli climatici è aumentata negli ultimi

decenni.

CAMBIAMENTI CLIMATICI

AREA VARIAZIONI IMPATTO

Alte temperature, Basse Riduzione delle risorse idriche, Aumento del livello del

AFRICA precipitazioni mare, Inondazioni nelle aree costiere

Riscaldamento generalizzato Scioglimento dei ghiacciai, Iniziale aumento delle alluvioni,

ASIA successiva diminuzione delle risorse idriche dovute al ritiro

dei ghiacciai. Riduzione delle risorse idriche

Riduzione delle precipitazioni Aumento del livello del mare, Frequente alluvionamento

AUSTRALIA E Aumento dell’evaporazione delle aree costiere, Aumento delle crisi idriche

NUOVA ZELANDA Aumento delle precipitazioni nel

Sud e Ovest NZ

Variabili, con fenomeni Aumento del livello del mare, Ritiro dei ghiacciai,

EUROPA metereologici estremi Alluvionamento delle aree interne, Frequente

alluvionamento delle aree costiere, Aumento dell’erosione

(e delle frane superficiali), Ritiro dei ghiacciai, Aumento

delle crisi idriche

Riduzione delle precipitazioni Aumento del livello del mare, Alluvionamento Ritiro dei

CENTRO E SUD Aumento dell’evaporazione ghiacciai, Aumento delle crisi idriche

AMERICA Cambio nel regime piovoso

Variabili, con Riduzione delle precipitazioni nevose, Aumento degli

NORD AMERICA fenomeni metereologici alluvionamenti invernali, Aumento degli uragani,

estremi Innalzamento del livello del mare e alluvionamento delle

aree costiere

AREA VARIAZIONI IMPATTO

Riscaldamento Riduzione dello spessore e dell’estensione dei ghiacciai, delle calotte polari, del

AREE generalizzato ghiaccio marino, del permafrost, aumento dell’erosione costiera, aumento della

POLARI profondità del permafrost, aumento dello scorrimento dell’acqua superficiale

Eventi estremi Aumento del livello del mare, uragani, erosione costiera, alluvionamento

PICCOLE costiero, riduzione delle risorse idriche

ISOLE

EFFETTI DEL CAMBIAMENTO CLIMATICO Il clima (ed il suo cambiamento)

viene descritto da valori medi,

ma uno degli aspetti più

preoccupanti è l’aumento in

frequenza ed intensità dei

fenomeni estremi, sia verso

l’estremo maggiore (es: piogge

abbondanti, temperature

torride), sia verso quello minore

(es: siccità, temperature rigide).

EFFETTI: DALLE TEMPERATURE ALLE PIOGGE

Aumento anomalo della temperatura del mare:

+ temperatura

+ pioggia

Soprattutto moti convettivi temporaleschi (estivi)

Brevi, intensi, localizzati, più difficili da prevedere

EFFETTI: PIOGGE (Italia e Mediterraneo)

Paradossale perché:

- mediamente, in un anno, piove MENO (meno giorni piovosi,

meno pioggia totale annua)

- ma le precipitazioni sono più intense (quando piove, nella

stessa unità di tempo tende a piovere più di prima) EFFETTI: PIOGGE → REGIMI IDROMETRICI

EFFETTI: FLASH FLOODS • In Italia piove molto

• Le piogge sono diventate molto concentrate arealmente e temporalmente

• I bacini sono piccoli - magari anche molto artificializzati

→ risposta impulsiva: FLASH FLOODS

I corsi d’acqua colpiti più frequentemente non sono quelli più grandi, ma quelli molto

più piccoli.

← Distribuzione geografica delle alluvioni lampo in Italia (ultimi 20 anni)

EFFETTI: PIOGGIA → FRANE

80% degli articoli revisionati → nesso causale tra cambiamento

climatico e frane

Risposta del sistema «versante» alle mutate condizioni

climatiche perché tende verso un nuovo equilibrio dinamico

Cambiano le tipologie di frana →

EFFETTI: EROSIONE E DESERTIFICAZIONE EFFETTI: INNALZAMENTO DEI MARI

Gran parte della popolazione mondiale risiede attualmente

nelle regioni costiere dove sono previsti impatti

dell'innalzamento del livello del mare e, in molti casi,

possono influenzare la migrazione di milioni di persone.

ALTRI EFFETTI ATTESI ANCHE EFFETTI MENO GEOLOGICI E

PIÙ “POLITICI”

SOLUZIONI

Predisporre strategie/piani di

contrasto e di adattamento ai

cambiamenti climatici

Ricapitolando: una catena di eventi su scala globale con effetti diversificati localmente

• Sviluppo “insostenibile”

• Emissioni serra

• Cambiamento climatico

• Effetti diretti

• Effetti indiretti

• Azioni di adattamento e/o di mitigazione

Elementi di Geomorfologia – Capitolo 2

MODELLAMENTO DEI VERSANTI-EROSIONE

GEOMORFOLOGIA

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) ((Savigear 1965) porzione della Terra con caratteristiche morfologiche distinte che

e PAESAGGIO

possono essere attribuite alla predominanza di un processo e/o ad una struttura particolari nel corso del suo sviluppo.)

(landscape) assumono un significato particolare.

I PROCESSI MORFOGENETICI possono distinguersi in due categorie:

• processi ENDOGENI: fenomeni tettonici, sismici, vulcanici, ecc. (forme endogene)

• processi ESOGENI: fenomeni legati all’atmosfera, biosfera, idrosfera (forme esogene)

CLASSIFICAZIONE TEMPORALE

Tempi «geologici»: Concetto di dinamicità ed evoluzione continua

Le forme del rilievo si differenziano in:

• FORME ATTIVE (processi attuali, in evoluzione)

• FORME INATTIVE (derivano da processi non più attivi)

• FORME QUASI INATTIVE, o fenomeni «QUESCENTI» (processo attualmente non attivo ma, sotto le condizioni

presenti, potrebbe riattivarsi anche solo saltuariamente).

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)

PROCESSI ESOGENI

Nei processi esogeni si distinguono tre momenti:

- EROSIONE

- TRASPORTO

- DEPOSITO

Conseguentemente le forme si distinguono in:

• FORME DI EROSIONE

• FORME DI ACCUMULO

MODELLAMENTO DEI VERSANTI

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

1. DEGRADAZIONE METEORICA (weathering) dove un agente morfogenetico (agenti atmosferici) disgrega la

roccia Fenomeno «in situ», senza movimento.

2. EROSIONE superficiale asportazione del materiale da parte di agenti morfogenetici come l’acqua di

precipitazione e di ruscellamento superficiale, il vento, i ghiacciai o le correnti marine.

3. MOVIMENTI DI MASSA (es frane) dove l'agente morfogenetico prevalente è la gravità.

PROCESSI DI DEGRADAZIONE

- DISGREGAZIONE FISICA: produce una disgregazione della roccia madre senza che si verifichino trasformazioni

chimiche

Come:

• TERMOCLASTISMO: processo di disgregazione meccanica di una roccia

causato da cicli ripetuti di dilatazioni e contrazioni dei minerali in risposta a

forti escursioni

termiche. • CRIOCLASTISMO: processo di disgregazione meccanica di una roccia

causato dall’aumento

di volume dell’acqua

quando essa ghiaccia

dopo essere filtrata

nelle fessure.

• IDROCLASTISMO: processo di disgregazione

meccanica causato da cicli ripetuti di dilatazioni e contrazioni dei minerali

(argillosi) che assorbono e ri