La subsidenza delle aree di pianura e i rischi che corrono per questo fenomeno le aree costiere

Torno ad occuparmi della subsidenza costiera, di cui ho parlato altre volte nel passato, perché è un georischio non troppo conosciuto, soprattutto perché non è “spettacolare” come alluvioni o terremoti. Ma al contrario di questi ha esiti definitivi: un territorio colpito da alluvioni o terremoti può riprendersi, sia pure fra mille difficoltà; la subsidenza invece è “per sempre”, almeno a scala temporale umana, visto anche l'innalzamento del livello marino dovuto al riscaldamento globale, e potrebbe costringere all’abbandono del territorio (come è successo in alcune aree del Texas e potrebbe succedere a Venezia) o alla fine delle attività agricole per la sostituzione delle falde di acqua dolce con quelle salate di provenienza marina (il cosiddetto cuneo salino) a meno della sostituzione delle acque locali con acque provenienti da lontano e a patto che le acque salate non arrivino in superficie.

La "veduta della Toscana a volo di uccello" di Leonardo da Vinci:
si nota come la costa era occupata da lagune oggi bonificate

EROSIONE COSTIERA E SUBSIDENZA. Di recente i problemi connessi con l’erosione costiera, sempre più rapida e intensa, hanno fatto crescere l’attenzione sui temi della difesa dei litorali. E se una volta si pensava solo in termini di salvaguardia delle risorse economiche e sociali, oggi, finalmente, se ne parla anche in termini di protezione ambientale, per cui l’ISPRA ha pubblicato delle apposite linee – guida per la realizzazione di opere di difesa costiera [1]. Il problema maggiore che le aree costiere devono affrontare è la subsidenza.

Per subsidenza si intende ogni movimento di abbassamento verticale della superficie terrestre, indipendentemente dalla causa che lo ha prodotto. Fra i georischi è molto meno conosciuta rispetto a frane, alluvioni e terremoti, probabilmente perché anziché un evento improvviso e – a suo modo – spettacolare la subsidenza è un fenomeno impercettibile con le normali osservazioni umane, che per essere visualizzato richiede tecniche molto sofisticate: in particolare è normale studiarla con la interferometria da satellite, una tecnologia che consente di vedere spostamenti verticali dell’ordine del millimetro [2]. 

LE COSTE BASSE ITALIANE: QUASI TUTTE ARTIFICIALI. Per parlare della subsidenza costiera occorrono alcune premesse: la prima è che se le coste alte, quelle caratterizzate da scogli o scogliere, forniscono un limite netto fra mare e terraferma (anche se, ovviamente, sono in arretramento a causa dell’erosione ma in genere si tratta di un arretramento non particolarmente evidente a scala umana se non in alcuni casi), noi siamo abituati a vedere un limite netto mare / terraferma anche nelle coste basse e consideriamo un’area come quella della laguna veneta una eccezione; in realtà quello che si vede in Veneto è proprio ciò che ci si dovrebbe aspettare dove il mare incontra una pianura costiera: in tutte le coste basse al posto di un linea di costa precisa e definita troveremmo in natura una fascia costituita da una successione di stagni, dune, cordoni litorali, insomma una fascia lagunare. 

E se la pianura nell’entroterra è vasta, come quella padana o semplicemente la bassa valle dell’Arno, il limite fra le acque dolci e quelle salmastre sarebbe molto più sfumato di quello che vediamo oggi. La celebre “veduta della Toscana a volo d’uccello” di Leonardo illustra la situazione dei litorali toscani: ampie zone della Versilia e della Maremma non erano ancora state bonificate ed erano costituiti da un insieme di dune e isolotti in mezzo a specchi d’acqua salmastri. 

PIANURE E SUBSIDENZA. In Natura la subsidenza, il gioco delle correnti e l’apporto di materiale fanno sì che le aree costiere siano un ambiente estremamente dinamico dal punto di vista geomorfologico, dove i cambiamenti sono velocissimi, percepibili anche alla scala umana e le dinamiche costiere  nel passato hanno costretto all’abbandono di innumerevoli insediamenti per il loro allagamento e, specularmente, di porti a causa dell’interramento. Di casi del genere la storia del nostro Paese è piena.

La subsidenza è un fenomeno che riguarda tutte le pianure, costiere e no, tranne quando l’area in oggetto è in sollevamento per motivi tettonici. È proprio grazie alla subsidenza che si formano delle serie sedimentarie che in alcuni casi, quando la deposiizone dura decine di milioni di anni si formano serie sedimentarie spesse diversi km, perché in Natura se il suolo si abbassa viene sempre ricoperto da nuovi sedimenti. 

Facendo alcuni esempi, lo spessore dei sedimenti recenti in Toscana Settentrionale è spesso superiore ai 2 km: se noi togliessimo tutto quello che si è depositato negli ultimi 5 milioni di anni tra Empoli, Montecatini e la costa ci sarebbe teoricamente un mare molto profondo. In realtà le cose stanno diversamente: la superficie del basamento roccioso ricoperta dai depositi marini si trova molto al di sotto di dove era quando si sono deposti i primi sedimenti, e si è abbassata proprio per il loro peso.

Se nelle aree lontane dal mare la subsidenza impone delle precauzioni, soprattutto per la stabilità degli edifici e il rischio alluvione delle zone che si deprimono maggiormente (per esempio a Roma [3]), lungo le coste invece il fenomeno può raggiungere esiti devastanti, come ad esempio lungo nel Texas, dove il caso più devastante è quello di Brownwood, un sobborgo della città di Baytown, costruito in una zona boscata lungo la baia di Galveston negli anni ‘30 del XX secolo, in un’area all’epoca circa 3 metri sopra il livello del mare. Nel 1978 il suolo si era già abbassato di 2 metri e nel 1983 l’uragano Alicia provocò 3 metri di storm surge (l’innalzamento del livello marino causato da onde, venti e della bassa pressione connessi, appunto, agli uragani), ne decretarono l’abbandono. Oggi è una riserva naturale per uccelli che vivono in ambiente lagunare e/o palustre [4]. Ma anche in Italia non si scherza (potevamo forse mancare di qualche geo-rischio???): il caso di Venezia è quello più noto in tutto il mondo di subsidenza costiera.

Il borgo di Brownwood, sulle coste del Texas,
abbandonato a causa della subsidenza, da [4] 

CAUSE NATURALI DELLA SUBSIDENZA. I motivi naturali dell'abbassamento del suolo sono diversi, e da qualche millennio anche l’impatto umano ha significativamente alterato il paesaggio, come appunto dimostra anche solo la carta di Leonardo,  e – di conseguenza – la dinamica delle coste.

I principali processi naturali sono:

- processi tettonici: rappresentano l’innesco della formazione di pianure interne o di bacini marini costieri se il mare è sufficientemente vicino

- variazioni climatiche che cambiano il regime marino (soprattutto tempeste e correnti) ma anche il regime delle precipitazioni: l’aumento degli eventi estremi (precipitazioni intense in tempi ridotti) comporta un aumento del carico sedimentario dei fiumi e quindi un colmamento delle lagune e un avanzamento delle coste. Alla rovescia, una diminuzione degli eventi estremi porta ad un arretramento dei litorali perchè il carico solido delle alluvioni non riesce a compensare la subsidenza. Inoltre un aumento della frequenza delle mareggiate in un’area in subsidenza aumenta i possibili alluvionamenti da mareggiate e da storm surge. Il caso del delta del Gange in Bangladesh è un classico del genere [5] 

- subsidenza da carico: l’abbassamento e le trasformazioni chimico-fisiche (diagenesi) dei sedimenti per effetto del carico dei sedimenti che a poco a poco si sono formati al di sopra dei sedimenti più vecchi [6]: quindi più sedimenti si depositano più la crosta si abbassa a causa del peso di ciò che vi si accumula al di sopra

- oscillazione del livello delle falde acquifere

- innalzamento del livello marino: è evidente che nelle zone costiere il gioco non insiste solo nel livello del terreno ma anche in quello del livello del mare: una risalita del livello del mare ha gli stessi effetti di un abbassamento del suolo. Il riscaldamento globale sta innalzando il livello del mare, sia tramite lo scioglimento dei ghiacci delle calotte polari (Antartide e Groenlandia), sia per l’aumento di volume delle acque marine che comporta il loro riscaldamento. 

L'aumento del consumo di suolo lungo le coste in Italia, da [8]

Copertura del suolo in Italia nei primi 300 metri dalla costa, da [8]

CAUSE ANTROPICHE DELLA SUBSIDENZA. Alcuni aspetti dell'attività antropica hanno influenzato in modo considerevole il fenomeno. Nel passato, diciamo in età storica, la causa principale delle influenze antropiche sulla dinamica dei litorali sono state le operazioni di disboscamento che hanno accentuato l’erosione dei versanti. Di fatto ad estesi disboscamenti corrispondono fasi di avanzamenti della linea di costa e colmamento delle lagune, perché l’erosione del suolo dovuta al disboscamento ha provocato un significativo aumento del carico solido dei fiumi. Questo carico è nettamente diminuito nei decenni recenti sia per le opere di riforestazione che per la costruzione di laghi artificiali, essenzialmente a scopo idroelettrico, ma anche irriguo e idropotabile, i quali ne trattengono una grande parte [7].

Le bonifiche e le arginature dei fiumi impediscono le alluvioni: dal punto di vista economico è sicuramente utile perché gli eventi alluvionali provocano enormi danni ad abitazioni ed are di interesse industriale e commerciale. Ma contribuiscono ad aumentare l’abbassamento del terreno, perché il carico solido portato dalle piene è appunto il sistema naturale che permette in caso di subsidenza di mantenere un certo livello del terreno.

Negli ultimi decenni sono diventati fondamentali i prelievi indiscriminati di acqua dalle falde, e l’estrazione di idrocarburi, che provocano subsidenza in quanto l'acqua occupa i pori del terreno e non è comprimibile, e  toglierla vuole dire compattare il terreno, che quindi si abbassa.  

In Italia la linea di costa nella stragrande maggioranza dei casi è completamente artificiale e quindi in qualche modo si oppone ai fenomeni naturali che la governano. Il rapporto ISPRA sull'uso del suolo 2014 [8] descrive negli ultimi decenni un incremento notevole del consumo di suolo nella fascia compresa entro i primi 10 km dal litorale, nettamente superiori rispetto al resto del territorio nazionale: dal 4% degli anni ‘50 siamo al 10,5% nel 2012.  Lo si vede dal grafico qui sopra.

I valori più elevati di copertura artificiale del suolo sono visibili in questa carta: nella stragrande maggioranza dei litorali, la fascia entro i 300 metri dalla linea di costa registra oltre il 20% di copertura artificiale.

I valori massimi si registrano in alcuni tratti della Liguria, nella Toscana settentrionale, nelle province di Roma e Latina, in buona parte della Campania e della Sicilia, a Bari e a Taranto, e lungo la costa adriatica da Ravenna a Pescara. Banalmente, nelle aree più turisticamente sviluppate.

Questa massicci copertura delle aree costiere è essenzialmente una conseguenza dello sviluppo del turismo. Insomma, in Italia di coste basse rimaste allo stato naturale ce ne sono ben poche. Soprattutto grave per la dinamica del sedimento è stata la cancellazione delle dune che bordavano la costa.

Costruzioni come moli o porti sono un altro elemento antropico di disturbo della linea di costa perché bloccano il continuo movimento del sedimento lungo la riva, che sarebbe costante. Quindi a monte dell’ostacolo la spiaggia aumenta, a valle diminuisce. L’esempio del porto di Marina di Carrara è illuminante al proposito: la corrente costiera va verso sud e trasporta la sabbia proveniente dal fiume Magra. A nord della struttura c'è una ampia spiaggia che ospita importanti stabilimenti balneari. A sud invece la costa è in erosione e addirittura è stato definitivamente interrotto il lungomare.

Negli ultimi decenni sono diventati fondamentali i prelievi indiscriminati di acqua dalle falde, e l’estrazione di idrocarburi, che provocano subsidenza in quanto l'acqua occupa i pori del terreno e non è comprimibile, e  toglierla vuole dire compattare il terreno, che quindi si abbassa. 

Il porto di Martina di Carrara e le sue conseguenze sulla dinamica dei sedimenti costieri

Il cuneo salino in avanzamento a causa della subsidenza delle aree costiere

ALCUNI ASPETTI DELLA SUBSIDENZA CONNESSA AL RECENTE SFRUTTAMENTO DELLE FALDE ACQUIFERE. Il massiccio sfruttamento delle falde acquifere iniziato nel dopoguerra con l’industrializzazione e l’agricoltura intensiva è un problema gravissimo che ha dei risvolti curiosi: nelle aree in cui il sovrasfruttamentoda parte delle industrie è  particolarmente intenso, il livello della curva piezometrica (la superficie della falda) mostra una correlazione con il lavoro nelle aziende: si innalza durante le ferie ed i fine settimana. Questa componente è spesso più forte rispetto a quella stagionale, in cui la falda si innalza in periodi piovosi e si abbassa durante le stagioni secche. Prendendo l'esempio di Prato, città in cui le tintorie di tessuti una volta erano numerosissime e non c'era nessuna forma di riciclaggio del quantitativo imponente di acqua che consumavano, il livello massimo della falda veniva toccato alla fine di agosto, quando in assenza di influenze antropiche quel periodo dovrebbe corrispondere al livello minimo annuale! Oggi, tra la drammatica contrazione delle lavorazioni e il sistema di riciclaggio industriale delle acque i prelievi sono talmente diminuiti che l’area pratese è in sollevamento; pochi km più ad W nel pistoiese le attività florovivaistiche usano un quantitativo di acqua importante e difatti questa area registra tassi di subsidenza elevatissimi. 

Prato e Pistoia sono bel lontane dal mare e i loro acquiferi non cambiano di composizione. Ma nelle aree costiere l’emungimento delle falde acquifere, la subsidenza e la risalita del livello marino hanno conseguenze pesanti sulle acque del sottosuolo, perché tutti questi fenomeni facilitano la sostituzione delle acque dolci con quelle salate di provenienza marina, il che ne rende impossibile l’uso per qualsiasi scopo (irriguo, industriale, idropotabile). Insomma, la subsidenza mette a rischio l’uso primario per cui nei secoli scorsi sono state fatte le bonifiche delle zone costiere: eliminare la malaria ma soprattutto renderle disponibili per le coltivazioni ed altre attività economiche (industria e turismo).

CONCLUDENDO. I rischi che stanno correndo le aree costiere sono molto elevati perchè:

- alcune aree hanno una subsidenza naturale talmente elevata che solo l'avvento delle idrovore ne ha permesso la bonifica

- alla subsidenza naturale si è aggiunta una forte componente antropica causata essenzialmente dei prelievi idrici

- le arginature impediscono il deposito di sedimenti

- le coste sono avanzate negli ultimi secoli anche e soprattutto a causa degli estesi disboscamenti dei versanti montani, mentre oggi avanzata dei boschi e dighe hanno diminuito il carico solido dei fiumi, per cui molte coste sono in erosione

- la penetrazione all'interno del cuneo salino ne metterà a dura prova l'agricoltura

A questo dobbiamo aggiungere un innalzamento del livello marino di circa 4 mm/anno a causa del riscaldamento globale 

Per cui non è detto che anche alcune aree costiere italiane non debbano essere abbandonate nei prossimi decenni e di sicuro molte rischiano di diventare improduttive dal punto di vista agricolo. 

Il tutto, se economicamente sarà sicuramente un disastro, potrebbe avere dei risvolti interessanti dal punto di vista ambientale, ripristinando come nel caso di Brownwood le condiizoni naturali.

[1] Paganelli et al (2014). Linee guida per gli studi ambientali connessi alla realizzazione di opere di difesa costiera. ISPRA, Manuali e Linee Guida 105/2014: 73 pp. 
[2] Rosi et al 2016 Subsidence mapping at regional scale using persistent scatters interferometry (PSI): The case of Tuscany region (Italy) International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation 52, 328–337
[3] Raspini et al 2016 Advanced interpretation of interferometric SAR data to detect, monitor and model ground subsidence: outcomes from the ESA-GMES Terrafirma project Nat Hazards (2016) 83:S155–S181 DOI 10.1007/s11069-016-2341-x 
[4] Ingebritsen and Galloway (2014) Coastal subsidence and relative sea level rise Environ. Res. Lett. 9 (2014) 091002
[5] Karim e Mimura 2008 Impacts of climate change and sea-level rise on cyclonic storm surge floods in Bangladesh Global Environmental Change 18, 490-500
[6] Tosi et al (2016) Combining L- and X-Band SAR Interferometry to Assess Ground Displacements in Heterogeneous Coastal Environments: The Po River Delta and Venice Lagoon, Italy Remote Sens. 8, 308; doi:10.3390/rs8040308
[7] Syvitski et al 2005 Impact of Humans on the Flux of Terrestrial Sediment to the Global Coastal Ocean Science 308, 376-380
[8] Munafò e Tombolini 2014 il consumo di suolo in Italia Rapporto ISPRA 195 / 2014