I laghi come risorsa fondamentale del nostro territorio

Il futuro del nostro territorio dipende anche dal modo in cui verranno gestite le risorse idriche che lo caratterizzano. L’acqua è infatti una risorsa che riveste un ruolo di primaria importanza nella nostra società: bene insostituibile per la vita, fonte di progresso, risorsa energetica ed economica, valore paesaggistico. In definitiva, nessuna attività dell’uomo è possibile senza di essa, compresa la vita stessa. Fino a pochi decenni fa l’impatto dell’uomo sulle risorse idriche è stato insignificante e ciò ha progressivamente ingenerato e consolidato l’illusione che la risorsa idrica fosse inalterabile e inesauribile. Tuttavia, a partire dagli anni 50, il suo utilizzo si è andato moltiplicando freneticamente, mentre fenomeni di inquinamento sempre più estesi ne hanno spesso compromesso l’integrità. E’ quindi chiaro che se pure l’acqua non scarseggi sul nostro pianeta, sempre più spesso si pone un problema di qualità: le risorse idriche utilizzabili a scopi civili senza costosi pre-trattamenti si stanno assottigliando e senz’ombra di dubbio, se in futuro non si arresterà il processo di degrado qualitativo, potremmo, come il marinaio di Coleridge (Coleridge, The Ancient Mariner), trovarci a morire di sete, seppure circondati da un mare d’acqua: Water, water, everywhere, nor any drop to drink.

Per quanto la percentuale di acqua dolce accumulata nelle acque di superficie – laghi e fiumi – sia relativamente esigua (si stima circa pari all’1% del totale delle acque dolci complessivamente disponibili), esse costituiscono tuttavia una risorsa insostituibile giacché è nei territori attorno a risorse di questo tipo che spesso si è sviluppata la civiltà. E’ quindi in questi territori che è essenzialmente localizzata la domanda. Può esser utile ricordare che la Lombardia è la regione italiana più ricca di laghi, sia in termini di superficie (40% del totale) che di volume (65 %). Essa è anche la regione italiana più densamente popolata. Nella Provincia di Brescia sono poi localizzati alcuni tra i più importanti laghi italiani, alcuni dei quali minacciati dai pesanti carichi antropici derivanti dai territori circostanti.

Animati da queste considerazioni, da alcuni anni il nostro gruppo si sta dedicando allo studio razionale di questa straordinaria risorsa, nel convincimento che la comprensione della dinamica di queste masse d’acqua sia condizione necessaria per prevederne e controllarne consapevolmente l’evoluzione futura. In questa prospettiva, il gruppo è parte attiva di una serie di progetti che vedono coinvolti enti di ricerca e amministrazioni locali affinchè tali studi possano fornire degli strumenti utili alla riqualificazione della risorsa e si traducano nello sviluppo e diffusione di informazioni relative al lago. Entrando nel merito dei temi di ricerca, stiamo conducendo degli studi volti alla comprensione di alcuni dei fenomeni che governano la dinamica del lago d’Iseo:

• Analisi e visualizzazione della batimetria del lago d’Iseo

• Comprensione e modellazione delle onde interne. In condizioni stratificate, tipicamente in estate e in autunno, l’azione del vento sul lago dà luogo a delle sesse interne, cioè dei movimenti oscillatori delle masse d’acqua sotto la superficie che condizionano in modo determinante il campo delle correnti del lago e i fenomeni di trasporto nei primi 50m di colonna d’acqua. Per evidenziarne la rilevanza, basti pensare che in condizioni ordinarie questi movimenti provocano spostamenti verticali delle masse d’acqua intorno a 5m. L’installazione di catene di termistori che misurano ad elevata risoluzione la temperatura dell’acqua a diverse profondità ha consentito di far luce su questi movimenti. D’altro canto, l’installazione di una rete di stazioni anemometriche e l’utilizzo di un codice modale ha consentito di riprodurne numericamente le principali caretteristiche e di comprenderne la natura e le ragioni di sviluppo. Su questo tema è stata sviluppata la Tesi di Dottorato di Giulia Valerio.

• Modellazione dell’evoluzione termica del lago. Riprodurre l’evoluzione della temperatura di un lago è di fondamentale importanza in quanto la stratificazione termica condiziona la vita delle specie acquatiche, la chimica delle acque, e i meccanismi di trasporto verticale delle diverse sostanze. In particolare la forza della stratificazione in relazione alla forza delle forzanti esterne (vento) determina il possibile accadimento di un mescolamento profondo delle acque. Questo è particolarmente importante nel caso del lago d’Iseo che, originariamente monomittico, negli ultimi 20 anni è stato soggetto solo occasionalmente (2006) ad un circolazione completa, con il conseguente sviluppo di una condizione di anossia al fondo. Alla luce di ciò, ci si è proposti di calibrare un modello idrodinamico monodimensionale (DYRESM) in grado di riprodurre le temperature misurate in passato. Tale modello, grazie alla rapidità del tempo di calcolo, potrà essere utilizzato anche per l’analisi dell’effetto di possibili cambiamenti climatici sulla termica delle acque.   Nell’ambito di questa attività è stato predisposta una base di dati unica a livello italiano, per la calibrazione e validazione di un modello idrodinamico di un lago profondo . In gruppo di ricerca è inoltre coinvolto in un progetto internazionale volto a calibrare un nuovo modello idrodinamico utilizzando i dati misurati in diversi laghi. Su questo sito è possibile visualizzare le attività in corso e i risultati: Modello GLM

• Modellazione della dinamica dell’ossigeno nel lago. L’associazione di un modello idrodinamico ad un modello chimico-biologico consente la modellazione della dinamica delle specie chimiche (ossigeno, nutrienti ect. ) e biologiche (ftoplancton, zooplancton etc.) all’interno del lago. In particolare ne caso del lago d’Iseo si è interessati a simulare l’evoluzione dell’ossigeno al fondo che ha caratterizzato gli ultimi decenni allo scopo di comprendere i fattori che hanno determinato l’instaurarsi di un condizione di annossia, la quale condiziona lo stato di qualità del lago ai sensi della Direttiva Quadro delle Acque. D’altra parte, tale modello accoppiato può essere utilizzato per determinare l’effetto e la tempistica di azioni volte al risanamento delle acque (e.g. riduzione dei carichi di nutrienti drenati dal bacino idrografico) e quindi per indirizzare le scelte di risanamento. A questo scopo è in corso la validazione del modello accoppiato DYRESM+CAEDYM.

 

• Modellazione dell’ingresso del fiume Oglio e del canale Italisider nel lago. Obiettivo di questa linea di ricerca è comprendere la distribuzione del flusso entrante dai principali affluenti del lago, in modo da comprenderne le aree di maggiore influenza. A questo scopo è stato condotto uno studio sperimentale delle correnti nella zona settentrionale del Sebino tramite l’utilizzo di una tavola rotante e di un modello fisico del Lago d’Iseo (realizzato in scala distorta e in similitudine di Froude), nel Laboratorio di Idraulica ed Idrologia dell’Università degli Studi di Brescia. Tale indagini, supportate anche da un confronto con simulazioni 3D e con dati di campo, hanno mostrato che la rotazione terrestre esercita una significazione azione di deviazione delle correnti indotte dall’ingresso degli affluenti, che tendono ad accostarsi verso la sponda Bergamasca del lago. Il ruolo della rotazione terrestre sulle correnti si riduce all’aumentare delle portate in ingresso.

• Calcolo del tempo di ricambio delle acque del lago. Il tempo di ricambio delle acque di un lago è un importante indicatore della capacità di un lago di rinnovare le sue acque, ed è contemplato fra i parametri di qualità previsti dalla Direttiva Quadro delle Acque. Nonostante la sua importanza, tale parametro viene comunemente calcolato con metodi estremamente semplificativi; nel caso del lago d’Iseo, ad esempio, il valore di riferimento pari a 4 anni viene calcolato semplicemente come rapporto fra il volume del lago e la portata media annua affluente al lago. Allo scopo di fornire un’indicazione più realistica di questo parametro, si sta applicando un metodo che includa anche, seppur in modo schematico, la dinamica degli afflussi in relazione all’evoluzione stagionale della stratificazione.Al senguente link si rendono discponibili gli script e i fogli di calcolo necessari per il calcolo del tempo di ricambio secondo questa procedura.

 

• Il supporto alla Ricerca