Marsiglia, Palmira (2022) Sviluppo di un sistema di gestione resiliente degli acquiferi in scenari di crisi idrica, indotti dalla variabilità della ricarica dei corpi idrici sotterranei. Gli acquiferi carbonatici dell’Appennino meridionale e l’acquifero carbonatico dei Monti di Avella. [Tesi di dottorato]

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È nota l’importanza degli acquiferi carbonatici a scala globale in quanto essi ospitano importanti risorse idriche sotterranee e comprendono paesaggi ed ecosistemi naturali con bio e geodiversità. Per l’Italia meridionale, tali acquiferi costituiscono la principale fonte di approvvigionamento per il comparto potabile, industriale, irriguo e termo-minerale svolgendo un ruolo vitale per la conservazione degli ecosistemi fluviali dipendenti dalle acque sotterranee. A scala regionale, la variabilità climatica, correlata anche all'Oscillazione Nord Atlantica (NAO), genera ampia variabilità nella ricarica delle acque sotterranee e delle portate sorgive degli acquiferi carsici, riducendo la disponibilità idrica nella stagione estiva. Ciò può causare, soprattutto nelle aree fortemente urbanizzate, dove la richiesta idropotabile è elevata, condizioni di stress idrico per i sistemi acquedottistici da essi dipendenti e, rischi per l'agricoltura, l'industria e la salute pubblica. Pertanto, il miglioramento delle conoscenze scientifiche sui processi di ricarica e stime quantitative sempre più accurate dei volumi delle acque sotterranee in sistemi carsici, basate su approcci multiscalari, è una questione fondamentale per l’uso sostenibile e la gestione delle risorse idriche sotterranee in periodi di siccità e scenari di crisi idrica. Tale necessità è ancor più marcata se si considera che, da un lato, le risorse idriche degli acquiferi carbonatici sono, in gran parte, già captate ed utilizzate da sistemi acquedottistici regionali e interregionali del Sud Italia, dall’altro, sono sempre più minacciate da scenari di siccità, come quelli dell’ultimo ventennio, derivanti dalla riduzione e/o tropicalizzazione delle precipitazioni e dalla variabilità climatica di medio e lungo termine che caratterizza alcune regioni dell’Italia meridionale. Questa ricerca si basa su uno studio multiparametrico e multiscalare per meglio studiare e comprendere la variabilità dei processi di ricarica di numerosi acquiferi carbonatici dell’Appennino meridionale, alcuni di essi ritenuti strategici per l’alimentazione del sistema acquedottistico regionale ed interregionale. La ricerca ha avuto come obiettivi principali: i) la stima della ricarica degli acquiferi carbonatici dell’Appennino meridionale a scala medio-annua mediante l’integrazione, in ambiente GIS, di dati terrestri e satellitari (dati di evapotraspirazione MODIS); ii) la stima della ricarica delle acque sotterranee, a scala di bacino, per l’acquifero carbonatico dei Monti di Avella (Campania), a diverse scale temporali (dalla scala medio-annua, alla scala annua fino alla scala medio-mensile) attraverso l’applicazione di un approccio multimetodologico e di un nuovo modello idrogeologico concettuale 2D dell’acquifero; iii) l’analisi degli effetti, a scala regionale e locale, della NAO sui parametri idrologici del bilancio in acquiferi carbonatici dell’Appennino meridionale; iv) l’analisi della variabilità annuale della ricarica delle acque sotterranee dell'acquifero carsico dei Monti di Avella e la definizione di indicatori idrologici e pluviometrici per presagire crisi idriche per il sistema acquedottistico da esso alimentato; v) la stima del rischio idrico per alcune sorgenti alimentanti a gravità grandi sistemi acquedottistici dell’Appennino meridionale; vi) l’individuazione di alcune possibili strategie di gestione resiliente degli acquiferi carbonatici in scenari di crisi idrica, da sviluppare e sperimentare anche in ambito appenninico. I risultati della ricerca evidenziano che l’uso integrato di diverse tipologie di dati e metodologie rappresenta un validissimo approccio per la stima e la modellazione dei processi di ricarica delle acque sotterranee in acquiferi carbonatici sia a scala regionale e medio-annua che a scala locale e medio-mensile. Infatti, tale approccio ha consentito, da un lato, di superare l’incertezza derivante dalla mancanza a quota elevata in aree carbonatiche, di serie storiche di dati idrologici e meteorologici e, dall’altro, di migliorare la risoluzione spaziale delle stime idrologiche. Inoltre, i risultati delle ricerche condotte mostrano che, nell’ultimo secolo, a scala regionale (per gli acquiferi carbonatici dell’Appennino meridionale) e a scala locale (per l’acquifero carbonatico dei Monti di Avella), è stata individuata una complessa periodicità ciclica dei pattern dei parametri idrologici del bilancio, che è principalmente teleconnessa con la NAO, con effetti anche sulla ricarica delle acque sotterranee e sulle portate sorgive degli acquiferi carbonatici, evidenziando una buona correlazione per periodicità che vanno da scale temporali interannuali a quelle decennali, con la maggiore correlazione alla periodicità da 30 a 45 anni. A scala di bacino è stata individuata una forte variabilità delle precipitazioni e della ricarica delle acque sotterranee che raggiunge valori inferiori fino a -40% rispetto al valore medio (7.3 m3s-1) e caratterizzata da una ciclicità di breve periodo da 3 a 5 anni. Lo studio delle precipitazioni alla scala di anno idrologico ha consentito, attraverso l’analisi delle cumulate di pioggia medie mensile degli ultimi 20 anni, di individuare e caratterizzare gli anni di crisi pluviometrica che hanno indotto crisi idriche nell’ambito del servizio acquedottistico regionale. I risultati ottenuti hanno consentito di ottenere progressi nell’identificazione delle diverse configurazioni pluviometriche che possono indurre a scenari di crisi idrica rispetto all’anno idrologico medio e, di fornire, in netto anticipo, dei valori soglia di indici idrologici per la definizione di condizioni pluviometriche che possono innescare una potenziale crisi idrica, garantendo il tempo necessario per pianificare interventi strutturali e per rimodulare, potenziare l’attività di captazione e distribuzione della risorsa e, quindi, mitigare il rischio idrico. È stata proposta una procedura metodologica preliminare volta alla valutazione del rischio idrico per cinque sorgenti carsiche alimentanti a gravità importanti sistemi acquedottistici dell’Appenino meridionale. Il metodo si basa sul calcolo di indicatori idrogeologici per la stima del grado di vulnerabilità della sorgente e sul calcolo del fattore idrico di sicurezza e la definizione della durata critica in cui esso può perdurare per la stima del grado di pericolosità idrica relativa. I risultati ottenuti evidenziano che esiste un rischio idrico variabile, da basso a medio, per le sorgenti studiate, in relazione anche alle caratteristiche intrinseche dell’acquifero alimentante le diverse sorgenti. Infine, sono state individuate delle possibili strategie di intervento per implementare un sistema di gestione resiliente degli acquiferi in scenari di crisi idrica connessi con la variabilità della ricarica, da sperimentare alla scala della singola opera di captazione e/o di bacino campione. In conclusione, questo studio può costituire un approccio metodologico nuovo per la gestione integrata ed unitaria del sistema “acquifero-sorgente-rete di distribuzione”, tale da rendere l’intera “filiera” della risorsa idrica più resiliente sia ai cambiamenti climatici di lungo periodo che alla variabilità pluviometrica e della ricarica di breve e medio periodo.

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