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Alpine Permafrost Data: un database per la raccolta e la condivisione di dati riguardanti il permafrost nelle Alpi.

Introduzione

L'Alpine Permafrost Data (APD) è un servizio on-line per la raccolta e la condivisione di dati ed informazioni riguardanti il permafrost nelle Alpi. L'obiettivo del database è fornire alla comunità scientifica internazionale un pacchetto di dati periodico, omogeneo e di alta qualità utile ad analisi sinottiche sullo stato del permafrost a livello alpino.

L'Alpine Permafrost Index Map e le origini del database

L'APD è basato su una raccolta sistematica di “evidenze di permafrost” realizzata nelle Alpi tra il 2008 ed il 2011 nell'ambito del progetto Alpine Space PermaNET. I dati sulle evidenze di permafrost sono stati raccolti ed utilizzati in prima istanza per la realizzazione di una innovativa mappa della distribuzione potenziale del permafrost nelle Alpi, l'Alpine Permafrost Index Map (Fig.1). La novità che contraddistingue questa mappa dalle precedenti è che il modello statistico da cui nasce è costruito a partire da una base di dati che abbraccia l'intero arco alpino e non solo un gruppo montuoso o il dataset di una singola nazione come in precedenza.

Fig1

Fig.1 Panoramica dell'areale coperto dall'Alpine Permafrost Index Map, realizzata dall'Università di Zurigo nell'ambito del progetto PermaNET e costruita a partire dai dati contenuti nel database.

Oltre al team del progetto PermaNET, 35 unità di collaborazione (tra istituti e ricercatori) provenienti da Austria, Germania, Francia, Italia e Svizzera hanno fornito dati utili alla creazione del database. I collaboratori hanno fornito dati numerici provenienti dai loro siti di monitoraggio, condiviso le conoscenze sulla presenza/assenza di permafrost nelle loro aree di ricerca ed hanno condotto specifiche campagne di raccolta-dati coinvolgendo i servizi geologici regionali, gli operatori degli impianti di risalita, le società di ingegneria e costruzioni operanti in alta quota e le guide alpine al fine di reperire il maggior numero possibile di evidenze di permafrost.
In origine, lo sviluppo del database è stato uno sforzo condiviso tra ARPA Valle d'Aosta (Italia), l'Università di Zurigo (Svizzera) ed l'istituto SLF-WSL di Davos (Svizzera). Al termine del progetto PermaNET il database è stato esportato sul web per garantirne la condivisione ed è stato dotato di una interfaccia grafica per la consultazione e l'aggiornamento ed è attualmente gestito dall'ARPA della Valle d'Aosta.

Cos'è un'evidenza di permafrost?

Una evidenza di permafrost è un prova diretta o indiretta della presenza o assenza di permafrost ottenuta mediante misure in campo o osservazioni dirette. L'evidenza si riferisce sempre ad un luogo preciso identificato dalle sue coordinate geografiche e nello specifico può essere di diversa natura come elencato di sotto.
Evidenze dirette:
- Misure di temperatura in foro (pozzo) profondo (da 10 ad oltre 100 m)
- Osservazione di masse di ghiaccio (con particolari caratteristiche) in nicchie di distacco, trincee di costruzione o scavi in alta quota.
- Presenza di rockglaciers intatti (presenza di permafrost) o relitti (assenza di permafrost).
Evidenze indirette:
- Misure della temperatura superficiale (tra 10 e 50 cm di profondità) di terreno/roccia
- Misure di movimento superciale in aree periglaciali (es. rock glaciers o lobi di geliflusso)
- Localizzazione di masse di ghiaccio o materiali congelati presenti nel substrato, mediante prospezioni geofisiche.

La raccolta degli inventari dei Rock Glaciers alpini.

I rock glaciers sono delle morfologie caratteristiche del paesaggio alpino di alta quota. Studiate da decenni queste forme sono normalmente associate alla presenza di permafrost. Si presentano come delle pietraie che fluiscono lentamente verso valle ad opera della deformazione plastica del ghiaccio interstiziale che caratterizza il loro nucleo. Tale movimento conferisce ai rock glaciers una morfologia allungata simile alla lingua di un ghiacciaio caratterizzata in superficie da numerose pieghe ed ondulazioni che alla vista riflettono immediatamente la loro dinamica evolutiva (Fig.2).

Fig2

Fig.2 rock glacier.

Negli ultimi anni, grazie alla diffusione dei Sistemi Informativi Territoriali (GIS) ed alla migliore qualità e disponibilità di modelli digitali del terreno e foto aeree sono stati completati, nelle Alpi, numerosi inventari regionali di rock glaciers. Molti di questi inventari sono stati realizzati con gli stessi criteri e sono pertanto paragonabili ed assimilabili in un unico grande catasto alpino. La maggior parte di questi catasti sono già raggruppati e caricati nell'APD.

Mantenimento ed implementazione del database.

L'inserimento di nuovi dati all'interno del database o l'aggiornamento di dati esistenti è permesso solamente dopo la registrazione e l'accesso al sito. Nel caso di inserimento di una nuova evidenza, il sito offre all'utente una interfaccia grafica per la compilazione online di una scheda utile alla descrizione dell'evidenza ed al caricamento degli eventuali dati numerici associati. Una volta confermata dall'utente, ciascuna evidenza viene controllata dagli amministratori di sistema che verificano la presenza di errori ed autorizzano o meno la pubblicazione sulla mappa.
Il dataset contenente tutte le evidenze inserite nel database viene rilasciato una volta all'anno tramite dei portali dedicati alla diffusione di dati i quali grantiscono l'identificazione univoca del dataset e la tracciabilità attraverso l'assegnazione di codici seriali univoci (e.g. ISSN) utili per le citazioni nelle pubblicazioni scientifiche.

Contenuto del database

Attualmente il database contiene oltre 400 evidenze di permafrost in un'area che si estende da 44.29° a 47,47° di latitudine nord e da 5.91° a 14.88° di longitudine est e che copre tutti i principali paesi alpini eccetto Monaco, Liechtenstein e Slovenia (Fig.3). Il dataset degli inventari dei rock glaciers comprende sette catasti provenienti da Italia, Austria, Svizzera e Francia per un totale di circa 4800 rock glaciers.

Fig3

Fig.3 mappa delle evidenze di permafrost e dei rock glaciers contenute nel database. I punti rappresentano le evidenze puntuali, i colori rappresentano l'età dell'evidenza stessa intesa come ultima data di aggiornamento (prima del 1990, tra il 1900 e il 2000, dopo il 2000). La dimensione dei punti indica 3 classi (<3 anni="" 3-8=""> 8 anni) che rappresentano la durata delle osservazioni / dati misurati associati ad ogni prova. I poligoni arancione sono i rock glaciers inventariati.

I sette inventari sono regionali (Valle d'Aosta, Piemonte, Veneto, Trentino Alto Adige in Italia, Massif du Combeynot in Francia, in Svizzera e in Ticino centrale e Austria orientale) e, quindi, non coprono l'intero arco alpino. Le misure di temperatura superficiale, quelle in fori profondi e le misure con tecniche geofisiche sono le evidenze più frequenti presenti nel database. La maggior parte dei punti è localizzata in Svizzera, Francia e Italia (Fig.4).

Fig4

Fig.4 (a) percentuali di frequenza relative ai vari tipi di evidenza presenti nel database (BH – foro profondo, GP – geofisica, GST – temperature superficiali, SC – nicchie di distacco di crolli, SM – movimenti superficiali, TR – scavi di costruzioni, OIE – evidenze rimanenti.) e (b) per singolo paese. La larghezza dell barra rappresenta l'abbondanza di evidenze per ciascun paese: A-24%, CH-29%, D-0.5%, F-28%, I-17%, per motivi grafici, la larghezza della barra della Germania barra è stata triplicata.

Il range di quota delle evidenza varia tra i 1000 metri di una fredda scarpata nel centro dell'Austria (Toteisboden) ed i 4120 metri di un sensore di temperatura installato sulle Grandes Jorasses nel Massiccio del Monte Bianco, tuttavia la maggioranza dei punti (> 60%) è situata tra i 2500 ed i 3000 m (Fig.5). La distribuzione rispetto all'esposizione del pendio è leggermente sbilanciata verso il Nord (36%) ed Ovest (24%), con un minor numero di punti (20% ciascuno) a Sud ed Est. La maggior parte dei punti (85%) è caratterizzata da vegetazione rada o assente e pochi (circa il 15%) hanno copertura vegetale parziale o totale. La maggior parte delle evidenze (44%) è situata in detriti grossolani, le rimanenti sono in roccia (33%) e materiale fine (23%).

Fig5

Fig.4 Distribuzione dei diversi tipi di evidenza in funzione della quota (eccetto i rock glaciers). L'ampiezza dell'area grigia è funzione della numerosità del campione ad una determinata quota, il punto bianco è la mediana mentre le linee nere spesse sono i quartili.

I pozzi per la misura delle temperature (le evidenze per eccellenza) hanno una profondità che varia da 5 a 133 metri con una media di 33 metri. La maggior parte dei fori è equipaggiata con catene termometriche e datalogger per misure in continuo ma alcuni necessitano di misure manuali. Le misure di temperatura superficiale sono realizzate principalmente ad una profondità di 10 cm (55%) con alcune misure più superficali (25% a 2 cm) ed altre più profonde (20% tra 15 e 55 cm).
Le evidenze che documentano l'assenza di permafrost sono numericamente rilevanti, infatti, circa il 75% dei rock glaciers inventariati sono forme relitte mentre solo il 23% delle evidenze puntuali indica l'assenza di permafrost. Tra queste ultime, il 61% sono misure di temperatura superficiale, il 17% sono fori profondi ed il 22% derivano da indagini geofisiche e trincee di scavo. Le evidenze che documentano l'assenza di permafrost hanno una quota media di 2600 m slm ma possono raggiungere anche quote superiori a 3500 m slm in condizioni particolarmente sfavorevoli alla presenza di permafrost (ad esempio pareti rocciose esposte a sud).

L'importanza del database

L'APD è un utile complemento ai programmi di monitoraggio attualmente in essere in seno a numerosi gruppi di ricerca internazionali che operano nel territorio alpino sulla tematica permafrost, perchè fornisce una solida base per lo stoccaggio e la condivisione delle osservazioni di campo e dei dati misurati. Inoltre, l'alta qualità dei dati e la filosofia di condivisione aumentano il valore intrinseco dei contenuti del database e la raccolta sistematica su una regione così vasta consente analisi che prima non erano possibili poichè viene campionata una variabilità ambientale maggiore. In futuro, una accresciuta esperienza nelle tecniche di omogeneizzazione dei dati, nelle analisi e nella reinterpretazione di dati già esistenti permetterà di includere un numero maggiore di evidenze, di migliorare la qualità dei dataset e di sviluppare un sistema di gestione sempre più efficiente ed utile alla comunità scientifica internazionale.

Accesso.

L'APD è raggiungibile al seguente indirizzo http://www.alpine-permafrostdata.eu/

Fig6

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