Le recenti variazioni del carico solido dei fiumi a livello globale derivate dalle attività antropiche e le conseguenze globali che ne derivano

La letteratura scientifica offre sempre maggiori applicazioni delle immagini satellitari. In questo caso sono state utilizzate per misurare il trasporto solido di sedimenti in un fiume, che ricopre un ruolo essenziale nel modellare le sponde e l’alveo ed è quindi un fattore chiave per mantenere i vari habitat delle rive e la loro complessità biologica, controllare le zone umide e i delta e infine fornire importanti nutrienti agli oceani; inoltre, specialmente ai nostri giorni, un buon trasporto solido aumenta la resilienza costiera all'innalzamento del livello del mare. I dati reali sul carico solido di sedimenti sono difficili da ottenere e quindi questo metodo di analisi delle immagini satellitari ne ha delineato l’andamento, mostrandone i pesanti cambiamenti indotti dalle attività antropiche.

Campionatore per misurare il carico solido
credit: Regione emilia - Romagna

IL CARICO SOLIDO DEI FIUMI E LE SUE PERTURBAZIONI. A livello globale le attività antropiche stanno modificando in modo massiccio I’ambiente dei bacini fluviali. Questo provoca dei pesanti cambiamenti in vari ambiti. Uno non particolarmente evidente, ma estremamente delicato, è il carico solido trasportato dai fiumi, che questa analisi ha rivelato aver subito importanti cambiamenti recenti: in particolare un suo aumento dovuto alla maggiore erosione innescata dai cambiamenti nell'uso del suolo in caso di deforestazione e bonifiche, mentre alla rovescia l'intrappolamento dei sedimenti dovuto alla costruzione di dighe lo diminuisce (Best, 2019). 

Il carico solido è un fattore chiave per mantenere i vari habitat delle rive e la loro complessità biologica, per proteggere le zone umide e i delta, e, specialmente ai nostri giorni, aumentare la resilienza costiera all'innalzamento del livello del mare e anche per fornire importanti nutrienti agli oceani.

Non è una novità di questi anni: è dimostrato dall’incrocio di dati sedimentologici, storici ed archeologici come in Europa, e particolarmente nel Mediterraneo, le varie fasi di deforestazione che si sono succedute abbiano provocato un avanzamento della costa lungo i delta e gli estuari innescato dalla maggior erosione del suolo, e questo anche in tempi recenti, mentre la realizzazione di dighe ha sortito l’effetto contrario.

CALCOLO DEL CARICO SOLIDO DA SATELLITE. Il carico solido di un fiume è quindi un parametro incredibilmente importante, ma i cui valori sono misurati direttamente solo in casi particolari. Anche in questo caso le tecnologie satellitari si sono rivelate estremamente utili, soprattutto per il loro immenso archivio, che consente di tornare indietro di qualche decina di anni nello studio di qualche nuovo parametro.

Per supplire alla mancanza di osservazioni reali Dethier et al (2022) sono riusciti a stimare la concentrazione e il flusso dei sedimenti sospesi in 414 grandi fiumi che sfociano negli oceani o nei principali mari interni utilizzando le immagini ottiche e infrarosse dei satelliti multispettrali Landsat 5 e 7. Sono stati scelti fiumi con larghezza alla foce maggiore di circa 90 metri e con un bacino di almeno 20.000 km2 (più o meno l’estensione dell’Emilia – Romagna o della Toscana). Lo studio è stato condotto utilizzando l'intero archivio delle immagini Landsat 5 e 7 tramite l’intelligenza artificiale, applicando alle immagini una serie di algoritmi precedentemente addestrati su oltre 130.000 dati reali di 340 diversi siti in Nord America, Sud America e Taiwan. Questi algoritmi hanno consentito di stimare la concentrazione dei sedimenti sospesi per ogni pixel esteso completamente in un fiume per centinaia o migliaia di giorni dal 1984 ad oggi.

I RISULTATI DELL'ANALISI SATELLITARE. Nella stragrande maggioranza dei casi sono stati notati importanti cambiamenti della quantità di trasporto solido, che coincidono in maniera decisamente diretta con le attività umane dell'ultimo mezzo secolo. 

La diminuzione del flusso di sedimenti è stato il segnale globale prevalente dalla metà del XX secolo, ma a livello “regionale” ci sono delle forti differenze: gli Autori hanno evidenziato una linea di demarcazione generale posta a circa 20°N di latitudine. Per cui “nord idrologico globale” significa a N di 20°N, “sud idrologico globale” a sud di quella latitudine. A nord è diminuito il carico solido, a sud è aumentato. Vediamo i motivi.

Nella carta qui sopra, sempre tratta da Dethier et al (2022) si notano le variazioni fra il periodo 2015−2021 rispetto al periodo 1984−1991. Sono decisamente evidenti l’impatto delle dighe asiatiche e quello della deforestazione nelle aree tropicali, il secondo evidentissimo nel grafico per latitudine visibile qui accanto.

La diminuzione del carico solido nel nord idrologico è dovuta all'intrappolamento dei sedimenti da parte delle dighe, che ha comportato un calo del flusso globale fino al 49% rispetto alle condizioni pre-diga. 

Invece nel sud globale se ne registra un forte aumento in particolare nei bacini idrografici entro 20° dall'Equatore: essenzialmente a causa della deforestazione intensiva: circa un terzo (36%) dei 146 fiumi nel sud idrologico globale trasporta una quantità significativamente maggiore di sedimenti rispetto al 1984, con una concentrazione di sedimenti sospesi fluviali di circa il 40% maggiore rispetto agli anni '80

Gli effetti idrologici e sedimentologici dei cambiamenti climatici sono invece incerti e soprattutto diversi per i vari bacini a seconda di quello che comportano.

la netta diminuzione del carico solido in Asia
da Dethier et al 2022

CONSEGUENZE. Il risultato di questa divergenza nord-sud è stato una rapida riconfigurazione globale del flusso di sedimenti verso gli oceani. In particolare il Sud America ha sostituito l’Asia come fonte dominante di sedimenti sospesi: fino agli anni '90, l'Asia era il principale esportatore continentale di sedimenti sospesi negli oceani e rappresentava circa il 50% di tutti i sedimenti esportati negli oceani globali; ora, i fiumi in Asia esportano solo il 27 ± 1,9% del totale mondiale.

In questa diminuzione pesano soprattutto gli effetti della massiccia costruzione di dighe nella parte settentrionale e centrale del continente, in particolare in Cina, che ha provocato una diminuzione superiore all’aumento provocato dalla deforestazione delle foreste pluviali dell’Asia meridionale (essenzialmente Indocina e Indonesia). Nell’istogramma relativo qui accento si nota questa variazione.

La diminuzione del trasporto solido può avere giganteschi impatti in alcune aree particolarmente importanti quali i delta fluviali e le pianure costiere, dove spesso alla subsidenza naturale si è sovrapposta una subsidenza antropica essenzialmente provocata da massicci prelievi di acqua dalle falde acquifere. È evidente che il carico solido trasportato dai fiumi sia stato il meccanismo che ha formato queste aree e che le ha tenute in vita e una sua diminuzione concorre a peggiorare i problemi dovuti a subsidenza e aumento del livello del mare.

Queste modifiche inoltre non rappresentano una minaccia soltanto per le aree fluviali e le loro rive: lo spostamento verso sud del centro di massa globale dell'esportazione di sedimenti sospesi verso gli oceani modifica un parametro fondamentale come il tenore dei nutrienti negli oceani.

Non è possibile invece rilevare una tendenza generale dovuta ai cambiamenti climatici, questo perché ogni bacino in base alla sua posizione geografica subisce cambiamenti differenti

PER IL FUTURO. Se secondo gli ottimisti gli interventi sono stati decisi utilizzando dati inadeguati al proposito la realtà è che le modifiche al trasporto solido innescate da questi interventi sia stato un parametro completamente ignorato. 

Oggi quindi dovrebbe diventare chiaro invece che le parti interessate coinvolte nelle decisioni di pianificazione (ad esempio: posizionamento e rimozione delle dighe, gestione dell'uso del suolo e l'adattamento ai cambiamenti climatici) debbano considerare con attenzione le conseguenze di questi interventi nel corridoio ripariale o nella zona costiera

BIBLIOGRAFIA

Best (2019) Anthropogenic stresses on the world’s big rivers Nature Geoscience 2, 7–21

Dethier et al (2022) Rapid changes to global river suspended sediment flux by humans Science 376, 1447-1452