mercoledì 28 dicembre 2016

il nonsenso delle previsioni allarmistiche comparse sulla stampa a proposito dei Campi Flegrei (anche se il pericolo di un’eruzione ovviamente esiste)


Intorno e dentro la caldera dei Campi Flegrei vivono oltre un milione di persone e ciò, date le caratteristiche di questo vulcano, è piuttosto preoccupante. I metodi normali di monitoraggio dei gas vulcanici, piuttosto semplici con magmi a basso tenore di silice, vanno applicati con le molle quando si ha a che fare con caldere come questa, ma capire quando questo vulcano potrà eruttare è fondamentale. In questi giorni sulla stampa circolano delle previsioni allarmistiche. Mi sono già occupato di analoghe voci a proposito del Vesuvio un annetto fa. Vorrei quindi far chiarezza, perché nell’articolo da cui è partito il tutto gli autori parlano al condizionale e non all’indicativo. E, soprattutto, il processo appare in questo momento piuttosto rallentato quando invece, se fosse continuato dal 2005 con delle modalità normali, una eruzione sarebbe imminente. Non ci sono quindi le certezze sbandierate dalla stampa, spesso alla ricerca di titoloni per fare notizia: l’articolo resta nel dubbio, in quanto esiste la possibilità che prima o poi la situazione possa evolversi in tal senso. Il tutto senza dimenticare, appunto, che la situazione presenta un forte rischio, per cui programmi di evacuazione (se non di delocalizzazione definitiva) della popolazione sono assolutamente necessari.

La caratteristica principale da tenere in considerazione e per cui ho scritto questo post è la semplice differenza fondamentale fra l’articolo su Nature Communications (che oltretutto è open access e quindi chiunque può scaricare senza essere all’università o pagare per leggerlo...) Magmas near the critical degassing pressure drive volcanic unrest towards a critical state [1] e gli articoli che lo riprendono sulla stampa: Chiodini e soci parlano al condizionale, mentre la stampa usa l’indicativo, trasformando il “potrebbe avvenire” in “avverrà sicuramente” e il “potrebbe essere così” in “indubbiamente sarà così”. Non è ovviamente il primo articolo che questo gruppo scrive sull’argomento; ricordo in particolare un lavoro del 2012, in cui fa notare che le tecniche di previsione delle eruzioni nei vulcani normali (quelli a condotto aperto) sono molto più difficilmente applicabili per le grandi caldere come Long Valley, Yellowstone e Campi Flegrei, caratterizzate da una imponente circolazione di acque provenienti dalle piogge come quella di una qualsiasi pianura, e nelle quali - dunque - la composizione dei gas che arrivano in superficie risente sia dell’apporto vulcanico che di quello delle acque meteoriche riscaldate dal vapore in risalita [2]. Quindi i meccanismi e la scala temporale delle interazioni fra il magma e il sistema idrotermale sono ancora difficili da “certificare” con esattezza. 
Una caratteristica tipica delle caldere è che prima di generare eruzioni mostrano segni di sollevamento del terreno negli anni precedenti [3], cosa che, appunto, adesso sta avvenendo ai Campi Flegrei. Proprio il protrarsi del sollevamento del suolo è alla base della decisione di portare nel 2012 a decretare una variazione dello stato di attività del vulcano, da verde ("quiete") a giallo ("attenzione scientifica"): si tratta non di una allerta ai fini di Protezione Civile, ma semplicemente di un rafforzamento della vigilanza.

ALCUNE NECESSARIE PUNTUALIZZAZIONI.
- rispetto ad un terremoto, una eruzione in genere viene prevista. Nel senso che i precursori, in particolare il tremore sismico (una serie continua di terremoti normalmente di piccola intensità provocati dal magma che si apre la strada sotto il vulcano) e l’aumento della temperatura e un cambiamento di composizione delle fumarole, alzano il livello di sorveglianza prima che il tutto accada. Nessun vulcano monitorato è mai andato in eruzione senza questi precursori
- Vesuvio e Campi Flegrei sono vulcani “attivi”, quindi sono in grado di evidenziare i possibili precursori di una eruzione “da un momento all’altro”
- Vesuvio e Campi Flegrei appartengono al tipo più “cazzuto” che esiste di vulcani, quelli a magmi potassici: nonostante siano abbastanza rari, fra questi troviamo ad esempio Tambora, Rabaul e Yellowstone, cioè gli autori, insieme ai Campi Flegrei, di alcune delle più violente eruzioni degli ultimi 100.000 anni
- il Vesuvio nella sua storia eruttiva ha prodotto, alla ripresa dell’attività dopo lunghi periodi di quiescenza forti eruzioni pliniane (come quella del 79 d.C.) o subpliniane (come quella del 1631). Queste eruzioni rientrano comunque nella “media” delle esplosioni vulcaniche che avvengono più volte al secolo a scala mondiale. invece i Campi Flegrei hanno prodotto eruzioni come quella di 39.000 anni fa che sono ben oltre la “media”. Questo perché i Campi Flegrei, insieme a Yellowstone ed altri apparati sono considerati dei “supervulcani”: si tratta di un termine non strettamente scientifico (e quindi ampiamente contestato) che include sistemi in grado di produrre eruzioni particolarmente violente. Le conseguenze a livello globale delle eruzioni maggiori dei supervulcani possono persistere per decine di anni, contro i pochi anni delle eruzioni esplosive “normali” come quelli di Tambora (1815), Krakatoa (1883) o Pinatubo (1991)
- non entro nella questione se Campi Flegrei e Vesuvio abbiano la stessa camera magmatica o no. Ma certe bischerate come quella secondo la quale la camera magmatica “arrivi fino all’Elba” non si possono leggere….
L'innalzamento del suolo dal bollettino
di sorveglianza dei Campi Flegrei emesso
dall'Osservatorio Vesuviano il 26 / 12:
si nota il rllentamento avvenuto nel 2016 
-  a differenza di un vulcano “normale”, in un vulcano a magma potassico gli eventi possono precipitare in tempi estremamente rapidi [4], ma sempre in un quadro in cui il vulcano ha negli anni precedenti mostrato sintomi di attività, come è successo per l’eruzione del Rabaul in Papua Nuova Guinea del 1994, dove segnali di una possibile eruzione esistevano da diversi anni (l'area si stava sollevando dal 1973!) e per questo era intensamente sorvegliato [5]: il 18 Settembre 1994 il Rabaul produsse un evento piuttosto significativo dopo 51 anni di quiete, le cui prime avvisaglie si sono avute meno di un giorno prima (Qui trovate una descrizione sommaria di quello che è successo). Purtroppo non si hanno grosse notizie su quello che è successo al Tambora prima della grande eruzione del 1815. Sarebbe stato molto interessante averne.
- teniamo presente che non è assolutamente detto che la prossima eruzione ai Campoi Flegrei sia un qualcosa di particolarmente potente come quelle di 39 e 12 mila anni fa: si potrebbe trattare di eruzioni come quella del 1538 o come quelle che hanno punteggiato la storia recente di Ischia.
- è difficile fare delle previsioni sulla attività vulcanica, specialmente per il futuro

I CAMPI FLEGREI. La caldera si è formata a seguito della famosa eruzione di 39.000 anni fa, l’evento del genere più importante nel Mediterraneo degli ultimi 200.000 anni, durante il quale sono stati emessi non meno di 300 km cubi di magma trachitico [6].
I movimenti verticali dall’inizio del XX secolo sono stati ricostruiti in un ottimo lavoro del 2010 [7]. I periodi di forte sollevamento sono tra gli anni 1950–1953, 1970–1972 e 1982–1984, per un totale di oltre 4 metri di innalzamento. Al bradisismo degli anni ‘80 è seguita una fase di abbassamento, interrottasi nel 2005, quando il movimento ascendente è ripreso, sia pure con una entità moderata: lo vediamo nell’immagine qui accanto tratta dal Bollettino di Sorveglianza Settimanale dei Campi Flegrei del 26 dicembre 2016.
C’è una ragionevole certezza sul fatto che gli episodi di sollevamento recenti come quello del 2005 siano legati alla messa in posto in profondità di sills, corpi magmatici stratiformi. Questo fenomeno è stato dedotto sia osservando le deformazioni del terremo [8], che le modificazioni nella geochimica delle emissioni fumaroliche [9] (queste ultime pur nelle incertezze di cui ho parlato poco sopra). 

La circolazione delle acque sotto
i Campi Flegrei da [1]
IL RAPPORTO FRA I MAGMI SOTTO UN VULCANO E LE FUMAROLE IN SUPERFICIE. Nell’articolo il direttore dell’Osservatorio vesuviano e il suo team cercano di caratterizzare le interazioni fra gli afflussi di magma e la composizione delle acque del sistema idrotermale dei Campi Flegrei aiutandosi con delle simulazioni numeriche.
Il magma all’interno della Terra è sottoposto ad un regime di pressione e nel suo cammino verso la superficie è ovviamente soggetto ad una decompressione. In particolare è stato determinata la presenza di un “Valore Critico di Pressione” (in sigla inglese CDP): quando un magma risale verso la superficie e raggiungere questo determinato valore di pressione il fuso ha la massima capacità di rilasciare acqua (e conseguentemente calore).
La risalita del magma può essere dedotta dalle variazioni nel rapporto fra il rilascio di CO2 (che avviene più quando il magma è profondo) e quello di acqua (che avviene a profondità inferiori). Quindi il rapporto fra CO2 e acqua di origine magmatica può essere considerato un segnale della profondità del magma. 
Dal 2005, in corrispondenza della ripresa del sollevamento è ripreso a salire il contenuto di CO2 nelle fumarole, che era diminuito nel periodo tra il 1985 al 2005 in cui c’è stato un certo abbassamento del terreno. Il rapporto fra Azoto ed Elio segue invece un trend opposto e ora sta diminuendo sensibilmente.
In buona sostanza, in un magma che nel suo cammino verso l’alto raggiunge la pressione critica di decompressione aumenta il rilascio di gas (sia CO2 che H2O), il che aumenta il flusso di calore verso l’acquifero idrotermale sovrastante. Questo vapore indebolisce la resistenza meccanica delle rocce e si diffonde in aree piuttosto vaste, ben oltre quelle che potrebbero essere interessate da un semplice aumento di calore derivante dalla vicinanza del magma. Il riscaldamento inoltre provoca una dilatazione termica che provoca un ulteriore sollevamento del terreno,
I fenomeni che stanno accadendo ai Campi Flegrei, dunque, indicherebbero la risalita di un magma che è arrivato ad una profondità sufficiente a raggiungere il Valore Critico di Pressione e rilasciare ingenti quantità di acque.

CONFRONTO FRA CAMPI FLEGREI E ALTRE CALDERE. Nel lavoro viene quindi confrontato il comportamento della caldera dei Campi Flegrei con quelle di Sierra Negra alle Galapagos e del Rabaul in Nuova Guinea, che hanno prodotto eruzioni recenti.
Per farlo è stato utilizzato il metodo di previsione della rottura, un metodo matematico applicabile a diverse situazioni (eruzioni, frane e deformazioni in laboratorio), che descrive empiricamente quanto tempo intercorre fra l’inizio di un disturbo e la “rottura” (frana eruzione e quant’altro) [10] (non chiedetemi come funziona... su certe questioni matematico - statistiche alzo bandiera bianca, mi rifiuto di capire e mi limito ad esaminare i risultati.... )

Sono state considerate diverse caratteristiche, principalmente il tasso di deformazione del terreno e l'attività sismica.
Valori di 3900 e 1240 giorni tra l’evento e l’inizio dell’anomalia sono stati calcolati per Rabaul e Sierra Negra; le eruzioni sono avvenute invece un po' in anticipo (3100 e 950 giorni dopo). Si può notare che per il Rabaul un periodo di 3100 giorni è il 79% del valore calcolato, mentre per il Sierra Negra il valore reale è il 76% di quello calcolato.
Per i Campi Flegrei, il valore calcolato è di 5670 ± 735 giorni. Il 75% sarebbe centrato a 4250 giorni, grossolanamente quindi tra 11 e 12 anni dopo l’inizio dell’anomalia che è il 2005.

La curva del metodo di
previsione della rottura,
sempre da [1]
Oggi ci stiamo avvicinando alla soglia del 75% e non ci sono, checché ne dica la stampa, segni particolari di incremento delle probabilità di eruzione. Non solo, ma come si vede dalla figura accanto, tratta sempre dal lavoro di Chiodini et al, la curva dei Campi Flegrei si sta discostando sensibilmente da quella di Rabaul e Sierra Negra, assumendo un andamento simile a quello di Yellowstone, dove alla fine l'eruzione non c'è stata.

PERCHE' AI CAMPI FLEGREI NON E' SUCCESSO (ANCORA?) NULLA? La conclusione del lavoro è che non è possibile dire con sicurezza se ci sarà una eruzione dovuta a questa crisi: il processo attualmente sembra essersi interrotto (o, quantomeno, rallentato). Le cause possono essere diverse; per esempio perché è cessato l’afflusso di magma. 
Nell’articolo c’è una nuova (direi anche elegante e convincente) spiegazione, che prende in considerazione proprio il “valore critico di pressione”. La temperatura di fusione di una roccia dipende oltreché dalla sua composizione, dalla quantità di acqua presente nel sistema: maggiore è il contenuto di acqua, minore è la temperatura a cui la roccia fonde. Ne consegue che se un magma arriva al valore critico di pressione e si degassa in modo massiccio, il tenore di acqua diminuisce e quindi aumenta la temperatura minima a cui quel liquido può rimanere, appunto, liquido.
Secondo gli Autori è possibile che il rilascio di acqua abbia aumentato la temperatura di fusione del magma che quindi da liquido è diventato più viscoso, se non addirittura solido, bloccando il processo.

I prossimi sforzi, dunque, saranno orientati a capire se nell’immediato futuro prevarrà il raffreddamento o nuove iniezioni di magma potranno far ricominciare il processo.

RIASSUMENDO:
1. è certo che all' interno della caldera dei Campi Flegrei ci siano state delle iniezioni di magma negli anni recenti a pochi km di profondità
2. le variazioni nella composizione e nella temperature delle emissioni gassose confermano l'attività di degassamento di magma arrivato dalle profondità
3. non è però ancora chiaro se questa attività preluderà ad una nuova eruzione, tantomeno quanto questa eruzione possa essere forte, in quanto la curva della previsione della rottura si sta discostando da quelle in cui l'eruzione è effettivamente avvenuta, andando ad assomigliare alla curva della mancata eruzione a Yellowstone

[1] Chiodini et al 2016 Magmas near the critical degassing pressure drive volcanic unrest towards a critical state Nature communications DOI: 10.1038/ncomms13712
[2] Chiodini et al 2012 Early signals of new volcanic unrest at Campi Flegrei caldera? Insights from geochemical data and physical simulations Geology 40, 943–946
[3] Acocella, et al 2015 An overview of recent (1988 to 2014) caldera unrest: knowledge and perspectives. Rev. Geophys. 53, 896–955 (2015).
[4] Pappalardo e Mastrolorenzo 2012: Rapid differentiation in a sill-like magma reservoir: a case study from the Campi Flegrei caldera Scientific Reports Article number:712 (2012) 10.1038/srep00712
[5] Davies 1995: the 1994 eruption of Rabaul volcano - a case study in Disaster Management. UNDP Office, Port Moresby
[6] Arienzo et al 2011 Processes and timescales of magma evolution prior to the Campanian Ignimbrite eruption (Campi Flegrei, Italy) Earth and Planetary Science Letters 306, 217–228
[7] Del Gaudio et al 2010 Unrest episodes at Campi Flegrei: A reconstruction of vertical ground movements during 1905–2009 Journal of Volcanology and Geothermal Research 195, 48–56
[8] D’Auria et al. 2015 Magma injection beneath the urban area of Naples: a new mechanism for the 2012–2013 volcanic unrest at Campi Flegrei caldera Sci. Rep. 5, 13100 (2015).
[9] Caliro et al 2014 Geochemical evidences of magma dynamics at Campi Flegrei (Italy). Geochim. Cosmochim. Acta 132, 1–15
[10] Bell et al 2011 Forecasting volcanic eruptions and other material failure phenomena: an evaluation of the failure forecast method. Geophys. Res. Lett. 38, L15304 (2011).

mercoledì 21 dicembre 2016

La proposta di legge S. 1892 è legge: ritorneranno i dipartimenti di Scienze della Terra in molte università dove erano scomparsi


Qualche anno fa avevo parlato del ruolo del geologo in Italia, sottolineando che quando i geologi chiedono più attenzione per la Geologia non spacciano per interesse generale del Paese il loro porco comodo, ma che una corretta utilizzazione del territorio è un primario interesse generale del Paese. Lo vediamo tutte le volte che la terra trema o piove un pò di più del “minimo sindacale”. 
Ora, è chiaro che i Geologi stessi devono attivarsi per primi (e non pensare che qualcuno lo faccia in loro vece), ma è pure chiaro che spesso invece sono scentemente silenziati; i motivi sono diversi, a partire dalla ignoranza (nel senso di non conoscenza) dei rischi e dal poco interesse che suscitano, ma si arriva alla irresponsabilità di chi teme per i propri affari o, in generale, per l'economia nazionale: costruire "più antisismico" costa e rinunciare ad una lottizzazione in un Paese in cui molti identificano ancora lo sviluppo con l'edilizia non è semplice. Questi atteggiamenti hanno anche contribuito a dare al geologo spesso il ruolo della "Cassandra" della situazione.
Negli ultimi anni, diciamo dalle alluvioni del 2003, finalmente la pubblica opinione ha cominciato a capire che esiste il problema delle alluvioni e ha iniziato a chiedere provvedimenti per la salvaguardia di beni e persone. Forse con i tragici eventi del 2016 la stessa consapevolezza arriverà anche a proposito della sismicità.

Altre volte il silenziamento viene da cause diverse e questo è il caso di cui parlo adesso: un problema fondamentale è che da qualche anno le Geoscienze sono a rischio di estinzione nelle università italiane. O, meglio, fino ad oggi "sono state" a rischio.
Questo è successo a causa della famigerata Legge 240/2010 (nota anche come “legge Gelmini” dal nome del ministro della pubblica [d]istruzione che l’aveva voluta), che conteneva fra le varie intenzioni quella (giustissima!) di diminuire gli sprechi nelle università. A questo scopo, fra i discutibili provvedimenti che contempla c’è, come si legge all’articolo 2, comma 2 lettera b, la “riorganizzazione dei dipartimenti assicurando che a ciascuno di essi afferisca un numero di professori, ricercatori di ruolo e ricercatori a tempo determinato non inferiore a trentacinque, ovvero quaranta nelle università con un numero di professori, ricercatori di ruolo e a tempo determinato superiore a mille unita', afferenti a settori scientifico-disciplinari omogenei”; 
Da un lato questo provvedimento impediva la costituzione e la proliferazione e la sopravvivenza di dipartimenti a gogò (e, forse, di feudi personali di qualche barone), ma ha avuto come "effetto collaterale" lo strozzamento delle discipline meno numerose, fra le quali le Scienze della Terra. 

Prevedendo il problema, quando ancora il provvedimento era soltanto il disegno di legge 3687, professori universitari e ordini professionali delle Scienze della Terra scrissero una lettera aperta a cui diedi spazio in questo post, paventando la chiusura della maggior parte dei dipartimenti di Scienze della Terra nelle università italiane. Cosa che puntualmente avvenne, tranne che in pochi casi (anche Firenze si salvò per un pelo), con la conseguente messa a rischio di estinzione a causa di queste rigide regole burocratiche delle Geoscienze in Italia.
Dopo l’approvazione della Legge Gelmini i geologi delle varie università si mossero in varie direzioni, confluendo a seconda dei casi con Fisica, Scienze Naturali e/o Biologiche, Ingegneria, Architettura. Un vero nonsenso per una disciplina poco considerata in italia ma di cui, appunto, le cronache si occupano forzatamente molto spesso fra alluvioni, frane e terremoti.

Il 9 agosto 2013, per rimediare al problema, fu presentata la Proposta di legge S. 1892. - ad opera delle onorevoli Raffaella Mariani e Manuela Ghizzoni e della Senatrice Rosa Maria Di Giorgi (per dovere di cronaca tutte del PD). "Interventi per il sostegno della formazione e della ricerca nelle scienze geologiche" (approvata dalla VII Commissione permanente della Camera e modificata dal Senato) (1533-B).
Questa proposta è stata discussa direttamente dalle commissioni di Camera e Senato che hanno operato in sede legislativa e quindi non aveva bisogno di arrivare nelle aule.
La VII commissione della Camera iniziò l’8 ottobre 2014 la discussione, approvando il tutto il 27 aprile 2015, e trasmettendo il tutto alla equivalente commissione del Senato che l’ha approvata con modifiche. Per cui il 27 ottobre 2016 il provvedimento è tornato alla Camera che lo ha finalmente approvato stamattina a oltre 3 anni dalla presentazione e 2 dall'inizio dell'iter parlamentare.

Il provvedimento, oltre a stabilire alcuni provvedimenti economici a favore delle Scienze della Terra, modifica la famigerata lettera b del famigerato comma 2 dell’articolo 2 della famigerata Legge 240. In particolare ne lascia integro il testo ma aggiunge le seguenti parole: «ovvero venti, purché gli stessi costituiscano almeno l’80 per cento di tutti i professori, ricercatori di ruolo e ricercatori a tempo determinato dell’università appartenenti ad una medesima area disciplinare». Quindi diminuisce drasticamente il numero di “strutturati” necessari per istituire un dipartimento, a patto ovviamente che sia soddisfatto il criterio di ampia rappresentatività al suo interno dell'insieme degli studiosi di una certa disciplina all'interno di un ateneo.
Di conseguenza ritorneranno in molte università i dipartimenti di Scienze della Terra, nella speranza che i geologi possano ottenere quella visibilità ed autorevolezza (che, ripeto, va conquistata anche grazie alle capacità comunicative della comunità italiana di Scienze della Terra).

Con un particolare ringraziamento alle tre presentatrici della Legge e ai membri delle commissioni parlamentari che l'hanno approvata.



venerdì 9 dicembre 2016

Burocrazia, Università ed istruzione, Ricerca Scientifica e Tecnologica e il nuovo governo che verrà


Un altro governo è andato. Non entro nel merito se sia stato migliore o peggiore dei precedenti. Ma ci sono delle cose che chiedo al governo futuro che fanno parte degli argomenti di cui si occupa Scienzeedintorni. In particolare: norme tecniche più semplici in campo edilizio e ambientale, una sburocratizzazione dell’università e una maggiore attenzione per l'educazione scientifica e per la ricerca scientifica e tecnologica.

Le riforme istituzionali non sono un tema da Scienzeedintorni, e quindi evito qualsiasi riferimento ad una vicenda che ha drasticamente diviso l’Italia. Mi auguro nel prosieguo una maggiore tolleranza fra i rappresentanti delle forze politiche e anche fra i militanti di base. In tutti gli schieramenti ci sono intelligenti e deficienti, onesti e disonesti, ultras e gente più moderata nei commenti. 
Fra i miei amici (su Facebook ma anche nella vita reale, che a dispetto di tanti esiste ancora) c’è di tutto, dai fascisti (veri) ai comunisti (veri) passando per centro destra, grillini ed entrambi gli schieramenti del PD (mancano antievoluzionisti e complottisti vari, quelli proprio non li voglio). Mi danno fastidio gli ultras, quelli che accusano gli altri di essere tutti dei deficienti (o ignobili personaggi con secondi fini) e quelli che solo la loro parte è  sempre e soltanto lei nel giusto, limpida, disinteressata e onesta.
Insomma, spero in un miglioramento del clima. Purtroppo sono spesso i capi stessi a fomentare questi tumulti virtuali… per non parlare delle “singolar tenzoni” nei talk show, dove l’educazione di lasciare parlare senza interrompere ed offendere è una virtù ormai desueta e inconcepibile ai più.  

Mi auguro che il prossimo governo continui i finanziamenti per la messa in sicurezza del territorio dal punto di vista del dissesto geo – idrologico (non voglio usare il termine esclusivamente italiano dissesto idrogeologico, dato che l’idrogeologia è lo studio delle falde acquifere e quindi con quel termine teoricamente indicherebbe che sono dissestate le falde acquifere e non la superficie terrestre….) come mi auguro continui la politica di sostegno e costruzione di infrastrutture del trasporto merci via ferrovia.
Per il resto, vorrei che finisse la politica dei favori dei regali elettorali e delle promesse di opere faraoniche impossibili a costruirsi (il ponte sullo stretto, tanto per dirne una) e soprattutto che chi governi non si circondi solo di gente che gli dice estasiata “bravo!” ad ogni uscita. Personalmente fossi un politico eviterei di circondarmi di cortigiani che mi danno sempre ragione estasiati: o non hanno idee proprie o fanno i ruffiani. In entrambi i casi gente che è meglio lasciarsi alle spalle, anche perché è un ambiente che ti tiene sganciato dalla realtà: è il confronto con chi porta idee diverse dalle tue che migliora la conoscenza e la legislazione, non l’arroccamento nella tua corte plaudente.
Purtroppo questo oltreché in politica succede anche nelle aziende, dove spesso fa carriera quello più in gamba nelle “pubbliche relazioni” o chi perde deliberatamente giocando a tennis con il capo anziché chi lavora meglio. Io personalmente se dovessi giocare con un mio superiore a ping pong o a carte (gli unici sport che mi restano…) cercherei di batterlo… (che sia per questo che non ho mai fatto carriera da nessuna parte???)

Nella politica poi la gente tende a circondarsi di cretini. È una vecchia storia. Nel PCI che fu andavano avanti quelli più fedeli alla linea, e chi ostentava idee diverse dalla posizione ufficiale del partito veniva visto molto male; negli altri partiti andavano avanti quelli più fedeli al capetto della sezione, e i vari capetti della sezione erano selezionati dal livello superiore con lo stesso criterio e via via a salire: circondarsi di intelligenti è pericoloso perché rischi che ti facciano le scarpe… conosco un solo politico che lo ha fatto di circondarsi di persone intelligenti, con il risultato che è stato scavalcato e che una parte dei suoi hanno poi seguito il marrano.
Il risultato è che in politica, fatto debite eccezioni, c’è la tendenza a circondarsi di deficienti ed in effetti conosco gente – di tutti gli schieramenti – che se non fosse in politica avrebbe seri problemi ad essere selezionato per fare qualsiasi altro mestiere, persino quello di contare le cicche in terra.
I risultati sono sotto gli occhi di tutti, a partire dalle leggi farraginose (nella stesura delle quali hanno molto peso i veti incrociati delle lobby).

LE NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI IN ITALIA E ALL'ESTERO. Faccio un esempio che ricade nelle competenze di Scienzeedintorni: le famigerate “Norme tecniche per le costruzioni” edizione 2008: un fallimento acclarato, come dimostrato dal fatto che edifici costruiti con quelle norme crollano al primo modesto terremoto. Un vero disastro. 
Nicola Casagli fa vedere ai suoi studenti con la classica ironia toscana  come si calcolano le fondazioni in tutto il mondo, seguendo i “sacri testi” di Terzaghi e di Brinch – Hansen. Roba pratica, senza fronzoli e per niente “naive”, che di suo non richiederebbe la classica catena di norme accessorie di attuazione da emettere a cura di vari ministeri, senza le quali una qualsiasi legge emessa da parlamento italiano su qualsiasi argomento, sia pure perfettissima, non può essere applicata. Ecco, persino la sobrietà di Terzaghi viene trasformata in una procedura bizantina che le NTC ci costringono ad adottare nel nostro Paese, dimostrando come  la complessità e l'approccio burocratico sono i nemici primi della sicurezza.

A distanza di 8 anni le NTC 2008 sono per fortuna in corso di revisione, revisione che non promette niente di buono, e in questo la comunità scientifica e tecnica sta dando il peggio di sé: come fa notare il solito Casagli la questione è diventata una faida fra corporazioni, ciascuna attenta solo a mantenere privilegi e protezioni professionali. Per cui ora come ora sembra che sia stata ulteriormente complicata a dismisura una cosa semplice qual è la valutazione della stabilità delle fondazioni, con regole che in tutto il resto del mondo sono semplici, comprensibili, e applicabili anche da chi non è uno scienziato della materia.

Purtroppo l'Italia è in generale il Paese delle lobby e delle corporazioni che rendono difficile il facile attraverso l’inutile per mantenere privilegi e dove per non scontentare nessuno non si fa niente.
Mi auguro che il prossimo governo (che prima o poi ci sarà) faccia davvero semplificazione (e non soltanto nelle norme tecniche per le costruzioni).

BUROCRAZIA AL SERVIZIO DEL CITTADINO O CITTADINO AL SERVIZIO DELLA BUROCRAZIA? Alle volte, dopo una trafila burocratica si pensa che persino una delle 12 fatiche di Asterix, quella dell'ottenimento del lasciapassare A38, sia una cosa semplice rispetto alla italica burocrazia. Faccio un esempio pratico: visto il guazzabuglio di competenze al riguardo, l’ARPAT ha puntualizzato in un comunicato chi deve chiamare il cittadino se passeggiando si accorge di qualche problema lungo le rive di un fiume o di un lago (anzi, in burocratese, di un corpo idrico superficiale):
- c’è inquinamento delle acque? Vigili del fuoco o Comune
- moria di pesci? Polizia Provinciale
- rifiuti e sporcizia? Consorzio di bonifica

Non ho nulla contro ARPAT e contro chi ha scritto la cosa, che fra parentesi è una persona in gamba, che conosco benissimo e con cui mi sento diverse volte.
Purtroppo è una cosa demenziale non partorita dall’agenzia, che ha solo deciso che era giusto informare la popolazione della situazione, visto che probabilmente si sono resi conto della farraginosità della cosa.

Purtroppo temo che non sia possibile attivare un numero telefonico utile per tutta una serie di motivi che hanno una loro logica, diversa ovviamente da quella normale “del buon padre di famiglia”   

Tacito, confrontando le leggi romane con quelle dei germani, diceva che i germani, avendo buone abitudini, avevano bisogno di poche leggi, mentre i latini avendo cattive abitudini avevano bisogno di tante leggi. Senza tirare fuori il trito argomento Merkel e dintorni, noi siamo i discendenti dei latini, di cui condividiamo molti vizi. Purtroppo le ultime riforme, che avevano promesso di cambiare il mondo e che si ripromettevano di impedire le cattive abitudini hanno portato una burocrazia totalmente priva di buon senso che è ostacolo al progresso e che soprattutto dimentica di avere a che fare con delle persone e non con dei complessi algoritmi. Tanto per dirne una, le bizantinissime norme per l’università, nate per combattere un malcostume davvero imbarazzante almeno in alcuni casi, l'hanno ingessata in un modo devastante.

LA NECESSITÀ DELLA RICERCA SCIENTIFICA E TECNOLOGICA. Non voglio vedere più cose come questa a destra. Insisto su un fatto: possiamo diminuire le tasse agevolando aziende e consumatori, come sostengono in diversi, di tutti gli schieramenti politici. 
Non entro in questioni economiche dove non ho autorevolezza alcuna. Però mi limito ad osservare che un Paese come il nostro, oltre al turismo, per creare occupazione ha solo una scelta: la ricerca scientifica e tecnologica. Perché soltanto con questa si può creare lavoro evitando di diventare solo un Paese importatore di beni esteri "fatti meglio"  (e avere soldi per tasse e consumi).
Purtroppo la situazione politica al riguardo è inquietante:
- a destra si sostiene che la ricerca scientifica e tecnologica è inutile, perché tanto facciamo le scarpe più belle del mondo 
- a sinistra negli stati generali della scuola si parla di rilancio della cultura umanistica (che, per carità,  serve eccome!) e no di studio delle materie tecniche e scientifiche
- in mezzo ci sono i 5 stelle in cui alloggiano antivaccinisti, complottisti, senatori che calcolano la magnitudo di un terremoto dal movimento del proprio letto e altri che danno di imbecilli e incompetenti agli scienziati in generale

Con questa classe politica, chiunque vinca le prossime elezioni, non ho grosse speranze per il futuro, anche visto che l’economia è influenzata parecchio dalla Bocconi, per me la fucina di quel tipo di pensiero che ha affossato la ricerca scientifica e tecnologica.

COSTITUZIONE, ISTRUZIONE E RICERCA SCIENTIFICA. Per fortuna gli articoli della Costituzione che riguardano scuola ed università non sono stati interessati dal recente referendum e quindi posso citarli senza essere per forza coinvolto nell’agone politico – mediatico sulla questione (che sembra finalmente esaurirsi):
Art. 9: la Repubblica promuove lo sviluppo della cultura e la ricerca scientifica e tecnica. Tutela il paesaggio e il patrimonio storico e artistico della Nazione.
Art. 33: l'arte e la scienza sono libere e libero ne è l'insegnamento. La Repubblica detta le norme generali sull'istruzione ed istituisce scuole statali per tutti gli ordini e gradi. Enti e privati hanno il diritto di istituire scuole ed istituti di educazione, senza oneri per lo Stato. La legge, nel fissare i diritti e gli obblighi delle scuole non statali che chiedono la parità, deve assicurare ad esse piena libertà e ai loro alunni un trattamento scolastico equipollente a quello degli alunni di scuole statali. É prescritto un esame di Stato per l'ammissione ai vari ordini e gradi di scuole o per la conclusione di essi e per l'abilitazione all'esercizio professionale. Le istituzioni di alta cultura, università ed accademie, hanno il diritto di darsi ordinamenti autonomi nei limiti stabiliti dalle leggi dello Stato
Art. 34: la scuola è aperta a tutti. L'istruzione inferiore, impartita per almeno otto anni, è obbligatoria e gratuita. I capaci e meritevoli, anche se privi di mezzi, hanno diritto di raggiungere i gradi più alti degli studi. La Repubblica rende effettivo questo diritto con borse di studio, assegni alle famiglie ed altre provvidenze, che devono essere attribuite per concorso.

MI AUGURO QUINDI CHE IL NUOVO GOVERNO:

- prosegua l’attività del governo precedente in favore della sicurezza geo – idrologica e del trasporto pubblico (specialmente quello su ferro, anche delle merci)
- semplifichi le competenze sul territorio (non si possono continuare a vedere “corpi idrici” che in 20 km cambiano 4 volte ente competente..) e agevoli in questo modo le operazioni di messa in sicurezza dopo le inevitabili catastrofi future
 - promulghi una nuova edizione delle Norme Tecniche per le Costruzioni semplici, chiare, comprensibili ed efficaci, fregandosene delle varie rivendicazioni corporative
- persegua con attenzione l’indipendenza energetica del Paese attraverso il risparmio energetico e l’incoraggiamento dell’uso di alternative ai combustibili fossili
- renda semplice e attento alla salute pubblica il sistema delle autorizzazioni ambientali per le attività industriali e artigianali, che oggi si dibattono in mille difficoltà burocratiche anche su questo versante per aprire o proseguire l'attività. E che questi controlli siano sostanziali, attenti e frequenti perché anche in questo settore non possiamo permetterci i furbetti, che continuano ad esistere nonostante (anzi, forse proprio grazie a questo) un asfissiante sistema di autorizzazioni e controlli
- incoraggi l’università, specialmente nel settore della ricerca, la finanzi, la sburocratizzi e tolga di mezzo lacci assurdi
- persegua una sana politica di incoraggiamento e di finanziamento della ricerca scientifica e tecnologica sia pubblica che privata
- si occupi con coscienza dell’educazione scientifica delle nuove generazioni
- eviti di nominare un ex-rettore come ministro dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca: si è visto che gli appartenenti a questa categoria tendono inevitabilmente a fare gli interessi di bottega del proprio Ateneo di provenienza, piuttosto che quelli del Paese.
- eviti di far commissariare subito il Ministro di cui sopra con un sottosegretario alla Presidenza del Consiglio docente di economia politica, soprattutto se dell'Università Commerciale Luigi Bocconi.
- faccia in modo che il nuovo ministro applichi finalmente a Scuola, Università e Ricerca le loro prerogative costituzionali che stanno negli art.9, 33 e 34 della Costituzione della Repubblica Italiana

lunedì 5 dicembre 2016

Il Grande Evento Ossidativo di 2 miliardi e mezzo di anni fa e le sue cause


La vita animale necessita di ossigeno molecolare (O2), una molecola che non era presente nell'atmosfera primitiva. L'unica sua fonte di produzione è la fotosintesi, iniziata quando un gruppo di batteri, i cianobatteri, ha adottato un metabolismo che consuma CO2 ed emette come sottoprodotto l'ossigeno molecolare. Però l'origine della fotosintesi precede di centinaia di milioni di anni il Grande Evento Ossidativo: quindi prima di 2 miliardi e mezzo di anni fa c'era qualcosa che consumava l'ossigeno emesso dai cianobatteri. Contemporaneamente alla ossigenazione c'è stata anche una diminuzione del tenore atmosferico di CO2. Comunque alla fine del Grande Evento Ossidativo il tenore di ossigeno era ancora molto più basso di oggi: c'è voluto un secondo evento ossidativo più di un miliardo e mezzo di anni dopo per raggiungere livelli paragonabili agli attuali.

IL PARADOSSO DEL SOLE DEBOLE E L'ATMOSFERA PRIMITIVA. Tempo fa avevo illustrato il paradosso del Sole debole, come descritto da Sagan e Mullen nel 1972 [1]: l’intensità della radiazione di una stella aumenta con con il tempo e con una atmosfera come quella attuale i raggi solari non sarebbero stati in grado di permettere sulla Terra la presenza di oceani liquidi fino a meno di 2 miliardi di anni fa. Ne segue che:
- o il modello dell’evoluzione stellare è sbagliato 
- o non è vero che c’erano oceani liquidi nel passato profondo della Terra 
- o che l’atmosfera fosse diversa prima di 2 miliardi di anni fa

Tutti gli indizi vanno verso la terza soluzione: l’atmosfera primitiva era composta quasi esclusivamente da CO2 (come quelle attuali di Venere e Marte) e gli oceani liquidi sono esistiti grazie al forte effetto – serra del CO2; un altro effetto che ha contribuito al riscaldamento del pianeta è stata la minore albedo, la capacità di riflettere i raggi luminosi e quindi di non assorbire calore da parte della superficie terrestre: con una quantità di zone emerse molto minore di quella attuale l’acqua, che è in grado di assorbire più calore rispetto alle terre emerse, ricopriva più di adesso il globo terrestre. Le condizioni dal punto di vista chimico erano scarsamente riducenti e i pochissimi sedimenti dell’epoca che rimangono contengono minerali di alterazione superficiale ben diversi da quelli attuali, tipici di una atmosfera ossidante.

L'OSSIGENAZIONE DELL'ATMOSFERA. Questa immagine tratta da [2] mostra l'ossigenazione dell'atmosfera, che è avvenuta in due fasi distinte, 2.5 miliardi di anni fa nel Grande Evento Ossidativo e circa 700 milioni di anni fa nell'evento ossidativo del Neoproterozoico. Nei mari le cose sono state piuttosto ritardate e ancora oggi in molti bacini marini prevalgono condizioni anossiche. Il tenore di CO2 atmosferico è sceso bruscamente un paio di volte, più o meno contestualmente all’aumento dell’Ossigeno, durante il Grande Evento Ossidativo di 2.5 miliardi di anni fa e durante un secondo evento ossidativo meno di un miliardo di anni fa. È suggestivo notare che in entrambi i casi alla diminuzione di CO2 (e quindi dell’effetto – serra) sono seguite delle fasi glaciali piuttosto intense concluse grazie a forti afflussi in atmosfera dello stesso composto. Cosa questa che ai negazionisti dell’effetto antropico sul global warming non piacerà (ma sicuramente avranno qualche “brillante” spiegazione in merito…). 
Di fatto il Grande Evento ossidativo – in sigla GOE, come definito da Holland (2006) [3] – viene identificato a causa della scomparsa nei sedimenti di minerali tipici di ambienti non ossidanti come uraninite  (UO2), pirite (FeS2) e siderite (FeCO3), la comparsa di suoli rossi ossidati e da significativi cambiamenti nella composizione isotopica di Zolfo e Carbonio.
Inoltre durante il GOE all'aumento del tenore di Ossigeno atmosferico fa da contraltare la diminuizione di quello di CO2, il che suggerisce una concausa degli eventi.

Per capire la storia dell’ossidazione dell’atmosfera vengono usati dei riferimenti indiretti, in particolare la distribuzione di alcuni elementi come Cromo, Vanadio e Molibdeno e il rapporto isotopico dello zolfo. Rocce vecchie come quelle della fine dell’Archeano non sono molto diffuse, ma ci sono delle circostanze fortunate che ci hanno permesso di ottenere un campione abbastanza significativo di quanto affiorava sula Terra circa 3 e 2.5 miliardi di anni fa: le diamictiti, cioè dei depositi lasciati dalle glaciazioni che si sono verificate in quei tempi. In questi sedimenti infatti sono “campionate” rocce molto diverse che i ghiacciai hanno asportato e trasportato durante il loro movimento. Per questi studi sono stati utilizzati pure dei livelli di argilliti il cui materiale proveniva anch’esso da aree piuttosto vaste.

FOTOSINTESI ED OSSIGENO PRIMA DI 2 MILIARDI E MEZZO DI ANNI FA. Conosciamo benissimo un meccanismo che consuma CO2 e produce Ossigeno, la fotosintesi clorofilliana, il che ha suggerito un semplice rapporto causa – effetto fra le due: arriva la fotosintesi, il CO2 si consuma e compare l’O2.
In realtà le cose sono un po' più complesse. La fotosintesi clorofilliana è un processo di cui sono capaci solo i cianobatteri e i vegetali: il primo vegetale, banalmente, è quella cellula eucariota in cui penetrarono dei cianobatteri, divenuti degli organuli di quella cella, i cloroplasti. Però l’origine di questo gruppo è molto più antica dell’ossidazione dell’atmosfera, venendo collocata in bibliografia fra 200 e 900 milioni di anni prima. Direi che sicuramente cianobatteri erano presenti circa 3 miliardi di anni fa ai tempi delle più antiche “banded iron formations”, alternanze di livelli a ossido di ferro e argille che dimostrano una forte alternanza di ambienti più o meno ossidanti [4]. La relazione fra banded iron formations e modifiche dello stato di ossidazione di aria e mari, è chiara in quanto proprio in corrispondenza del Grande Evento Ossidativo abbiamo un picco nella frequenza di questi sedimenti.
Da queste osservazioni segue che ci sono indicazioni della presenza di ossigeno libero in atmosfera e negli oceani ben prima dell’evento ossidativo, sia pure con tenori meno di 1000 volte di quelli odierni e che i cianobatteri erano presenti da qualche centinaio di milioni di anni prima del GOE senza che mutasse il chimismo atmosferico.

Insomma, prima di 2 miliardi e mezzo di anni fa l’ossigeno faceva quello che fa adesso il CO2, la cui permanenza nella atmosfera attuale è di circa 5 anni: le molecole di O2 venivano prodotte continuamente, ma rimanevano in atmosfera per un tempo limitato prima di essere assorbite, impiegate da vari processi.

MECCANISMI CHE HANNO INNALZATO IL TENORE ATMOSFERICO DI OSSIGENO. L’ipotesi fondamentale è la presenza di un meccanismo di sequestro dell’ossigeno che poi si è interrotto (o ha perso buona parte della sua efficienza) e della presenza di nuovi meccanismi che hanno portato un più efficiente sequestro del CO2.

Bisogna allora guardare ad altre cose. Ci sono chiari indizi che nei 250 milioni di anni precedenti si siano avviati i “moderni” processi di tettonica delle placche. Lo testimoniano un picco nella produzione di “greenstone belts (fasce di rocce simili a quelle della crosta oceanica che si trovano nelle zone di sutura degli scontri continentali, come le attuali sequenze ofiolitiche), un picco nella formazione di zirconi e un drastico cambiamento nella composizione della crosta continentale, dove per crosta continentale nell’Archeano si deve intende  quel complesso di rocce esposte all’erosione e all’alterazione superficiale e non una crosta continentale nel senso attuale, anche se in alcune aree, come per esempio nell’India meridionale e nel complesso di Qianxi nella Cina settentrionale, ci sono evidenze di crosta sialica di un miliardo di anni più vecchia [5]. In Europa la più antica testimonianza di un evento del genere è, nell'estremo NW russo, l'orogene accrezionale – collisionale delle Belomoridi di 2,8 miliardi di anni fa, che testimonia la messo in posto del continente di Carelia sul margine attivo del continente di Kola: vi troviamo almeno 8 diversi terranes di varia origine (fondo marino creato da una dorsale a bassa velocità di espansione, rocce plutoniche, vulcaniche e sedimentarie di archi collisionali, bacini di retroarco).
Il ritmo di formazione della crosta continentale

e il cambiamento tra crosta basaltica a crosta 
ad alto tenore di silice da [7]
Due lavori piuttosto interessanti hanno dimostrato da due punti di vista diversi che c’è stato un cambio nella composizione della crosta continentale tra 3 e 2.5 miliardi di anni fa, quindi essenzialmente alla fine del Mesoarcheano e durante il Neoarcheano. Nel primo vengono considerati metalli pesanti (Ni, Co, Cr, Zn) e viene vista la cosa dal punto di vista dei magmi basaltici e quindi a basso contenuto di silice [6]; nel secondo la cosa viene esaminata invece dal punto di vista dei minerali leggeri che compongono la crosta continentale [7]. In entrambi i casi gli indizi geochimici suggeriscono che prima nell’Archeano superiore è aumentata moltissimo la produzione nelle aree di convergenza fra le placche di crosta di tipo continentale con la produzione di magmi ad alto tenore di silice della serie Tonalite – Trondhjemite – Granito (TTG). Insomma, sembra esserci stato tra 2800 e 2500 milioni di anni fa e quindi  nella parte conclusiva dell’Archeano un deciso avvio dei processi di tettonica a placche come li intendiamo oggi.

E questo è il primo aspetto interessante: il contenuto di ossido di Ferro dei basalti oscilla tra l’8 e il 12% in peso e di questo il 90% è Fe2+ che in presenza di ossigeno si ossida in Fe3+
Inoltre nei basalti ci sono anche dei solfuri, per cui contengono tra 1.200 e 3.000 parti per milione di S2-, il quale in presenza di ossigeno si ossida in S6-
la quantità di zolfo è quindi molto minore di quella di ferro, ma avendo un potere riducente molto superiore (un atomo di zolfo consuma per ossidarsi 8 volte l’ossigeno di un atomo di ferro), alla fine anche il contributo dello zolfo diventa determinante ai fini del consumo di ossigeno e comparabile a quello del ferro nel processo di ossidazione superficiale dei basalti
I magmi evoluti tipici dei magmi delle zone di convergenza, come graniti, granodioriti, rioliti e anche le Trondhjemiti (rocce magmatiche tipiche del Precambriano), contengono invece molto meno ossidi di ferro (spannometricamente un decimo) e, soprattutto, questo ferro è essenzialmente già l’ossidato Fe3+
Un discorso simile vale per lo zolfo: i magmi differenziati acidi contengono ancora meno zolfo di quanto contengono ferro, anche meno di 50 parti per milione.
Ne segue che un magma differenziato acido esposto alla superficie consuma appena il 10% dell’ossigeno che invece richiede un magma basaltico [8].
La maggiore diffusione rispetto al passato di magmi differenziati acidi della serie Tonalite – Trondhjemite – Granito ha dunque fortemente ridotto il consumo di Ossigeno da parte del sistema – Terra, diminuendo di oltre il 90% il flusso di composti riducenti verso la superficie terrestre.

MECCANISMI CHE CONSUMANO CO2. Ho illustrato i meccanismi del Sistema – Terra che consumano CO2 in questo post. Quelli più antichi sono l’assorbimento da parte delle acque e dei sedimenti marini. Poi venne quello nella materia organica, che dall’avvento della fotosintesi è diventato molto importante.
Anche l’alterazione delle rocce silicatiche assorbe CO2, come la assorbono le calotte glaciali (ed è per questo che nelle epoche come la nostra e durante la glaciazione del Permo – Carbonifero i valori di CO2 atmosferico sono molto bassi). Ma un importante giacimento di CO2 è costituito dalla formazione delle rocce carbonatiche (calcari, marmi e dolomie). La formazione di questi sedimenti nei mari avviene maggiormente a minore profondità: l’avvento della Tettonica a Placche come la intendiamo noi ha prodotto una maggiore diffusione di crosta di tipo continentale, con il conseguente aumento delle aree ricoperte da mari di bassa profondità, più favorevoli alla sedimentazione carbonatica e alla vita (che a sua volta usa massicciamente carbonati); ne segue un forte aumento della deposizione di rocce carbonatiche che introdusse un meccanismo di sequestro del CO2 importante ed efficace.

OSSIDAZIONE ATMOSFERICA E METANO. Un altro riflesso dell’ossidazione è stato la perdita di un altro gas serra, il metano. Nell’atmosfera primitiva esisteva ed esistevano meccanismi che lo producevano sia biotici (prima dell’avvento dei cianobatteri tutta la vita era fondata su processi anaerobici) che abiotici e agli effetti dell’effetto serra una molecola di metano è molto più forte di una di CO2. Ma il metano poteva esistere perché l’ambiente non era ossidante:  il momento che l’atmosfera è diventata sia pure debolmente ossidante la sua produzione, biotica e abiotica, è continuata, ma la persistenza delle sue molecole in atmosfera si è drasticamente ridotta.

UNA CONCOMITANZA FRA MECCANISMI. In realtà quindi, a parte la fotosintesi, gli altri processi che hanno diminuito il CO2 e aumentato l’O2 sono concomitanti e dovuti ai cambiamenti nello stile tettonico e magmatico, ma non sono direttamente connessi.
Ne è risultata nel Paleoproterozoico una Terra diversa rispetto all’Archeano, soprattutto nelle caratteristiche chimiche della atmosfera.

Dobbiamo notare che ancora il CO2 faceva la parte del padrone, in quanto l’ossigeno aveva concentrazioni ancora piuttosto basse, oltre 100 volte inferiore a quelle attuali, ma già comunque in grado di spostare le condizioni atmosferiche da riducenti ad ossidanti. Inoltre la transizione da condizioni riducenti a condizioni ossidanti non è stata continua, ma prima della sostituzione del vecchio equilibrio  con il nuovo c’è stata una oscillazione continua fra momenti caratterizzati da uno stato ossidante e da uno stato anossico.
C’è poi da fare una ultima osservazione: come vedremo (prima o poi…) in un prossimo post, il calo dei gas – serra durante il Grande Evento Ossidativo ha provocato le grandi glaciazioni globali huroniane, che si sono probabilmente interrotte solo grazie a violente immissioni di CO2 in atmosfera e, soprattutto, il GOE si colloca proprio all’interno di queste fasi glaciali [9]

[1] Sagan e Mullen (1972). Earth and Mars: Evolution oE Atmospheres and Surface Temperatures. Science 177, 52-56
[2] Donoghue and Antcliffe (2010) Origins of multicellularity Nature 466, 41-42
[3] Holland (2006) The oxygenation of the atmosphere and oceans Transactions of the Royal Society B, Phil. Trans. R. Soc. B 2006 361 903-915; DOI: 10.1098/rstb.2006.1838
[4] Satkoski et al 2015 A redox-stratified ocean 3.2 billion years ago Earth and Planetary Science Letters 430,43–53
[5] liu et al (1990) Archean crustal evolution in China: U-Pb geochronology of the Qianxi Complex Precambrian Research 48, 223-244
[6] Tang et al (2016) Archean upper crust transition from mafic to felsic marks the onset of plate tectonics Science 351, 372-375
[7] Dhuime et al (2015) Emergence of modern continental crust about 3 billion years ago Nature Geoscience 8, 552-555
[8] Lee et al (2016) Two-step rise of atmospheric oxygen linked to the growth of continents. Nature Geoscience 9,417–424
[9] Gashnig et al 2014 Onset of oxidative weathering of continents recorded in the geochemistry of ancient glacial diamictites Earth and Planetary Science Letters 408, 87–99



martedì 29 novembre 2016

L'alluvione del Piemonte del novembre 2016: cosa ha funzionato e il ponte di Garessio che andava sostituito dopo il 1994


Quello che è successo in Piemonte in questi giorni è sicuramente drammatico. Però sarebbe potuta andare molto peggio. Lo si vede confrontando le piogge di quest’anno con quelle del disastro del 1994. È vero, ogni evento fa storia a se e l’entità della piena dipende anche da altri fattori, per cui alla stessa precipitazione possono corrispondere eventi diversi a seconda di diversi aspetti, non ultimo il livello dei fiumi prima delle piogge. Ma una differenza così grande evidenzia che le tre P (prevenzione, protezione e preparazione) hanno funzionato benissimo: ci sono stati dei danni ma sono stati sostanzialmente limitati rispetto a quello che sarebbe potuto succedere se il territorio fosse rimasto alla situazione del 1994. E, particolarmente a Garessio, il disastro è dovuto alla mancanza deliberata di un intervento di prevenzione.

Il confronto fra le piogge del 1994 in blu
e quelle del 2016 dal sito di Nimbus
UN EVENTO PEGGIORE DI QUELLO DEL 1994. In questo grafico le piogge del 2016 sono confrontate con quelle del 1994, che rappresenta uno degli eventi alluvionali maggiori del XX secolo. Si nota che a Ormea, sui monti fa Liguria e Piemonte, sono caduti in 6 giorni circa 600 mm di pioggia (roba da piogge equatoriali..). Stessa situazione alla base delle Alpi torinesi, a nordest della città della Mole, nelle valli di Lanzo (Viù) e a nord (Oropa). Valori inferiori al 1994 si registrano nelle zone più basse (Torino, Pinerolo e Alba). Evidentemente ha giocato molto la posizione geografica e cioè le zone più colpite sono state quelle dei rilievi più alti incontrati dai venti a quote non estremamente alte: diverse stazioni hanno registrato valori oltre i 600 mm. Una seconda caratteristica è che stavolta l’evento è avvenuto alla fine di novembre e non all’inizio come 22 anni fa. Questo ha fatto sì che, grazie alla stagione più invernale, poco sotto i 2000 metri di quota nell’alto bacino del Po le piogge si sono trasformate in provvidenziali nevicate, cosa che ha per fortuna limitato i danni a Torino e dintorni, mentre per la minor frazione di zone ad alta quota non è potuto succedere nei bacini di Tanaro e Bormida.

Il fatto che i danni e i morti siano stati molto inferiori al 1994 dimostra che nei territori su cui la perturbazione ha imperversato, la prevenzione e la protezione civile hanno fatto salti da gigante in questi 20 anni. Benissimo. 
Il problema è che quasi nessuno se ne rende conto, anche se per fortuna qualcuno lo ha fatto notare. In un Paese in cui le Scienze della Terra sono considerate zero (ma dopo un terremoto o un’alluvione spuntano come funghi i geologi laureati alla iutiùb Iunivérsiti) bisogna far capire un concetto fondamentale: in questa occasione gli investimenti per proteggere il territorio hanno dimostrato praticamente la loro utilità; purtroppo non portano voti, perché non vengono notati: il cittadino comune non si rende conto che senza tutta quella messe di interventi sarebbe successo un macello come (anzi, probabilmente peggio) di 22 anni fa.
Diciamo innanzitutto che una parte di questi interventi sono visti male dalla “pancia” del cittadino medio, a partire dai divieti di costruzione e dalla pretesa di difendere situazioni indifendibili (ad esempio le costruzioni in aree golenali o in zone franose).

LE ATTIVITÀ E IL CONCETTO DI PROTEZIONE CIVILE. Qualche dubbio lo ha suscitato l’uscita di Mercalli (ottimo scienziato quando parla di clima, per il resto lascia spesso qualche dubbio). O meglio, vorrei iniziare analizzando meglio il concetto secondo il quale ci sono stati meno danni (e, particolare di non trascurabile importanza, nessun morto mentre nel 1994 furono 69), grazie alla Protezione Civile. 
Bene. Sarei d’accordo su questo concetto se il concetto di Protezione Civile per l’italiano medio fosse quello reale e non quello percepito. 
Cominciamo da quello percepito: la Protezione Civile è fatta dalle previsioni meteorologiche e dal volontariato che interviene dopo una catastrofe.
No, sbagliato.
Innanzitutto è vero che la Protezione Civile è quel sistema che avverte dell’arrivo di un rischio e che in tempo di emergenza forma quel complesso di uomini e attrezzature composto dai volontari addestrati, dalle forze armate, dai vigili del fuoco e da tutto il complesso dell’apparato ruotantre intorno all’emergenza. Un sistema che si colloca per efficienza ai vertici mondiali.
In realtà la Protezione Civile è un meccanismo che fa pure altro, e la sua attività si esplica nelle “tre P”: prevenzione, protezione e preparazione. L’emergenza altro non è che l’espressione di quanto è stato fatto in tempo di pace con le “tre P”:
- la prevenzione sarebbe quella di operare in modo da evitare in partenza rischi al di sopra di quello che è considerato un rischio sostenibile (nel caso delle alluvioni: non urbanizzare aree a rischio o non intervenire sul reticolo fluviale in modo da mettere a rischio persone e beni). La prevenzione è anche la delocalizzazione di aree a rischio. Ad esempio ad Aulla, in Lunigiana, un intero quartiere costruito erroneamente in zona a forte rischio idraulico dovuto al fiume Magra è stato abbandonato e gli abitanti spostati altrove
- la protezione è rappresentata da tutte quelle opere che intervengono per proteggere quanto non si può spostare. Sempre come Aulla come esempio, protezione è il muraglione costruito per proteggere dal Magra il resto della cittadina
- la preparazione è la redazione dei piani comunali di Protezione Civile, in cui sono indicate norme e comportamenti da seguire in caso di specifiche emergenze. Ne ho parlato qui.

Se per Protezione Civile si intende tutto questo, allora sono d’accordo con Mercalli.

La parte finale modificata ad Asti
dell'alveo del torrente Borbore
UN EVENTO PREVISTO E PREVENUTO. Vediamo innanzitutto che queste piogge erano state previste. Nei giorni precedenti c’era molta preoccupazione al riguardo e anche forti indicazioni su precipitazioni superiori ai 300 mm tra Liguria e Piemonte. Il che ha consentito di tenere una allerta elevata.
Ma vediamo anche che in parte è proprio grazie a quello che è successo nel 1994 che sono state intraprese una serie di opere che hanno portato grossi benefici. In quei terribili giorni popolazione ed istituzioni si resero conto dei rischi che correvano e che fino ad allora avevano ignorato.
Nel 1996 l'allora Presidente del Magistrato per il Po, l’ingener Ernesto Reali, con ordine di servizio 560 costituì l'Ufficio Studi, Ricerche e Progettazioni di Parma del quale faceva parte anche un geologo di mia conoscenza, Alessandro Venieri, il quale mi ha parlato di questa importante iniziativa. Lo sopo dell'OdS 560 di redigere dei progetti pilota che riguardavano essenzialmente la sistemazione di due “nodi idraulici” che coincidono con importanti città e che avevano dimostrato una estrema problematicità: Asti con la confluenza fra Tanaro e Borbore e Alessandria, una città dalla situazione decisamente difficile dal punto di vista delle acque, stretta com’è fra Tanaro e Bormida, che si uniscono poco più a valle. I lavori previsti nei progetti costituirono i primi grossi interventi di sistemazione idraulica dopo il disastroso evento alluvionale del 1994 e costarono circa 40 miliardi di lire in appalto dell'epoca.
Il progetto più complesso (15 miliardi) ha riguardato la sistemazione del Borbore ad Asti, adeguandolo come il Tanaro alla piena duecentennale. Ciò è avvenuto attraverso una risagomazione degli alvei dei due fiumi, dopo un attento studio della loro evoluzione nella storia. Anche la confluenza del Borbore è stata modificata, in quanto in precedenza sfociava praticamente in direzione contraria alla corrente del Tanaro.

 Tali opere sembra che si siano rivelate essenziali in questi giorni, dimostrando l’importanza di concepire e realizzare lavori di prevenzione o di protezione a contrasto degli eventi naturali sono molto importanti.
Oggi siamo troppo pieni di medaglie d'oro conferite al valor civile a chi esegue le importantissime azioni di protezione civile e quasi mai viene ricordato o valorizzato chi ha operato bene per la prevenzione. Nel mio piccolo vorrei quindi onorare questo gruppo di persone.

COSA NON HA FUNZIONATO. Chiaramente danni ed esondazioni ci sono stati, ma in alcuni casi il fattore scatenante è stato il malfunzionamento di un’opera o un errore nella gestione del territorio.
Nei dintorni di MONCALIERI l’inondazione non è dovuta alla tracimazione di un fiume, ma alla rottura dell’argine del Chisola, un piccolo affluente di sinistra del Po. In questo caso, dunque, sotto accusa, in attesa ovviamente di una inchiesta in proposito, parrebbe la manutenzione degli argini. Noto che spesso si parla di finanziamenti per le nuove opere, ma qualsiasi struttura necessita poi di una attenta manutenzione (o, quantomeno, di un buon monitoraggio). Non sono pochi gli eventi alluvionali che si sarebbero evitati se non si fosse rotto un argine.

IL CASO GARESSIO è ancora più discutibile. Qui la colpa di tutto è proprio il mancato intervento. Vediamo cosa è successo. 
Il ponte Alla Maddalena sul Serchio:
la corrente è massima sotto la campata più alta
3 anni fa scrissi un post sul modo con cui facevano nel passato i ponti e come vengono fatti adesso. Un eccellente esempio (i poeti lo definirebbero preclaro) è il cosiddetto “Ponte del diavolo” o “Ponte alla Maddalena” sul Serchio a monte di Ponte a Moriano. 
È una struttura particolarmente antica, attestato già ai tempi della Contessa Matilde (XI secolo). Mi pare comunque che sia stato ricostruito ai tempi di Castruccio Castracani, nel XIV secolo. La sua bizzarra asimmetria è dovuta al fatto che la zona dell'arco più alto è quella sotto la quale passa la parte più forte della corrente del fiume: a questo modo non c'è un pilone che si oppone alla corrente del fiume.

Questo è invece il ponte Odasso, a Garessio, durante la piena di questi giorni, subito prima che il Tanaro lo sormontasse;  l’immagine di Fabio Luino lo ritrae in riva destra da monte.


Si vede come il ponte provochi un risalto idraulico: l’opera rallenta la corrente e quindi a monte il livello del fiume si innalza, scavalcando alla fine il ponte stesso e inondando parte del paese. A valle il livello delle acque è ancora lontano dalla spaletta: è quindi evidente come senza questo sormonto tra il pelo dell’acqua e le spallette ci sia ancora un po' di spazio e quindi senza questo ponte il paese non sarebbe stato allagato.
Vediamo come si presenta questo manufatto: nonostante sia lungo poco più di 40 metri, è composto da ben tre arcate (di cui 2 più ampie e simili) e sostanzialmente è piatto. La sezione idraulica è chiaramente inadeguata in caso di piena, e difatti anche nel 1994 fece lo stesso scherzo

Dunque, questo ponte è sbagliato: se dopo quell’evento fosse stato sostituito con un manufatto a campata unica, magari un po' rialzato, la piena del Tanaro di questi giorni non avrebbe provocato a Garessio nessun danno. Vediamo un esempio in quest’altra foto, che ritrae contemporaneamente a Marina di Massa il vecchio e il nuovo ponte sul Frigido costruito sul viale Mazzini, la parallela al lungomare della cittadina apuana. Si noti come il nuovo ponte offra molta meno resistenza alle piene rispetto al vecchio.

Ma come mai il ponte Odasso non è stato abbattuto e sostituito con una struttura nuova più consona alla situazione?
Dopo l’evento del 5/6 novembre 1994 l’Istituto di Ricerca per la Protezione Idrogeologica del CNR di Torino compì numerosi sopralluoghi nelle zone alluvionate, partecipando alle riunioni tecniche (nel 1995 e anche oltre) per conto della Protezione Civile Nazionale (tanto per ritornare sulla prima parte del post, la Protezione Civile che si occupa di evitare i guai anziché soccorrere dopo). 
Il 25 gennaio 1996 i tecnici dell’IRPI furono chiamati in alta Valle Tanaro per un summit con tutti i sindaci dei paesi colpiti: dopo una breve riunione in municipio si spostarono sui luoghi critici. Giunti al ponte di Garessio i tecnici, che avevano studiato a fondo l’evento alluvionale, sottolinearono come la causa principale dell’inondazione del paese fosse stata proprio il ponte, che nel novembre 1994 fece da “tappo” e provocò il sormonto e l’aggiramento delle acque che invasero il paese, esattamente come in questi giorni.
La logica proposta dei tecnici del CNR IRPI fu quella di abbattere la struttura e di ricostruirla ad una sola travata senza pile in alveo. Mi risulta però che questa proposta non sia stata accolta perché il Sindaco di Garessio dell’epoca si oppose dicendo che si trattava di una opera storica e che ai cittadini avrebbe dato noia non avere un ponte a disposizione per parecchi mesi. Il ponte quindi è rimasto in loco e dopo 22 anni (sempre in novembre) ha presentato il conto!

Dopo il ponte di Olbia sul Rio Siligheddu del 2015, nel 2016 si ripete in Piemonte la stessa scena: un ponte che nella pratica ha dimostrato di essere pericoloso e che quindi avrebbe dovuto essere abbattuto e rifatto in modo da essere molto meno pericoloso, non è stato sostituito e ha riproposto lo stesso danno della volta precedente. 
E così fu che ancora una volta per l’improvvida sottovalutazione dei problemi geo - idrologici molte persone hanno sofferto grossi danni che pagherà, come al solito, Pantalone.