La maggior parte delle acque dolci degli ambienti di alta quota, compresi i laghi glaciali e periglaciali e le acque correnti originate dai ghiacciai e dal permafrost, non sono incluse nei corpi idrici da monitorare ai sensi della Direttiva Quadro sulle Acque (Direttiva 2000/60/CE “WFD” recepita in Italia con il D. lgs. 99/152 e s.m.i.) a causa della loro limitata estensione territoriale. Più in generale, non sono soggetti ad alcun programma di monitoraggio istituzionale ai sensi della legislazione nazionale o internazionale.

Recentemente, la questione del cambiamento climatico e dei suoi effetti sulle regioni montane ha favorito l'attenzione verso gli ecosistemi di alta quota e la loro risposta a fattori climatici come l’aumento della temperatura dell'aria, il cambiamento del regime delle precipitazioni, la diminuzione delle coperture nevose e glaciali, il ritiro dei ghiacciai, ecc.

I corpi idrici legati al permafrost, come il deflusso dei rock glacier ed i piccoli bacini in cui queste acque si riversano sono diventati recentemente oggetto di attenzione a causa della loro crescente importanza come risorsa idrica e del possibile impatto su di essi del cambiamento climatico.

Un contributo rilevante alla conoscenza dei corpi idrici legati al permafrost, sia dal punto di vista chimico che biologico, è stato apportato dal progetto INTERREG Italia-Austria PERMAQUA che si è concentrato sugli effetti del permafrost sull'equilibrio idrologico nelle aree di alta quota delle Alpi orientali (Alto Adige, in Italia, e Tirolo settentrionale, in Austria), ma ha anche studiato diversi aspetti della qualità dell'acqua e dell'ecologia montana che potrebbero essere influenzati dalla degradazione del permafrost. Una corretta caratterizzazione della chimica dell'acqua dolce è fondamentale, sia per valutare la qualità dell'acqua per i diversi usi, sia per una valutazione ambientale ed ecologica, considerando l'importanza dei cicli bio-geochimici negli ecosistemi.

Il progetto INTERREG Italia-Svizzera RESERVAQUA (2019-2023), di cui Arpa Piemonte era partner, ha contribuito a migliorare le attuali conoscenze sulla disponibilità e l'uso delle risorse idriche nei bacini idrografici alpini, inclusa la quantità di acqua immagazzinata nel permafrost e nei rock glacier, e a sviluppare strumenti adeguati alla gestione transfrontaliera della risorsa stessa.

Il tema delle risorse idriche connesse al permafrost è già stato in parte affrontato in precedenti Relazioni sullo Stato dell’Ambiente in Piemonte nel 2019, nel 2021 e nel 2022. In questa pagina presentiamo una sintesi dei principali risultati del progetto RESERVAQUA (concluso il 31 marzo 2023) e invitiamo a consultare la pagina di progetto per gli ulteriori approfondimenti (vedi CONTENUTI CORRELATI più sotto).

I rock glacier sono particolarmente indicati per affrontare lo studio delle relazioni tra risorse idriche e permafrost in quanto rappresentano degli acquiferi porosi, per lo più facilmente riconoscibili e delimitabili. Infatti, i rock glacier (“ghiacciai rocciosi” nella traduzione letterale italiana) sono considerati indicatori morfologici della presenza di permafrost in ambienti di alta montagna. Sono corpi detritici particolari definiti dalla loro morfologia caratteristica connessa al movimento di lento colamento del detrito ricco in ghiaccio interstiziale, prolungato nel tempo per decenni, secoli o anche millenni. I rock glacier attivi, cioè quelli contenenti ghiaccio e con movimenti più o meno marcati, presentano forme convesse e allungate con fronti e margini laterali molto ripidi, e tipiche forme (quali solchi e creste) sulla superficie che riflettono il processo interno di deformazione.

La stratigrafia dei rock glacier attivi è tipicamente suddivisa in tre strati principali:

1. una parte più superficiale, caratterizzata da grandi blocchi che consentono un'elevata porosità e ampi spazi inter-granulari riempiti da aria, neve o acqua. I sedimenti a grana grossa in superficie, contenti aria che è un ottimo isolante termico, favoriscono l’instaurarsi ed il mantenimento di temperature mediamente più fredde rispetto all’esterno.
2. Al di sotto di questo strato superficiale è presente il permafrost ricco in ghiaccio con percentuali variabili tra il 50 ed il 70% di ghiaccio e circa il 30-50% di detrito.
3. Lo strato più profondo è frequentemente caratterizzato da grossi massi che si sono depositati frontalmente e che sono stati successivamente sopravanzati e sepolti dal corpo detritico durante l'avanzamento verso valle del rock glacier.

Nonostante siano gli acquiferi in condizioni di permafrost più facili da affrontare per uno studio sulle risorse idriche in alta quota, i rock glacier presentano comunque una idrogeologia piuttosto complessa. Infatti, non sono facilmente quantificabili né gli afflussi (legati sia alle precipitazioni dirette sulla superficie del corpo detritico, sia ad apporti derivanti dai versanti limitrofi o da sorgenti sepolte dal detrito stesso), né i deflussi (molto spesso non sono visibili i punti di fuoriuscita delle acque dal rock glacier). La presenza di condizioni di permafrost all’interno del corpo detritico fanno sì che l’acqua liquida circolante possa congelare, aumentando la massa di ghiaccio già presente. Il ghiaccio, oltre a rappresentare uno stock idrico allo stato solido la cui evoluzione non è facilmente misurabile, costituisce anche dei livelli impermeabili all’interno del corpo detritico che condizionano il deflusso interno delle acque. Inoltre, i corpi detritici presentano geometrie variabili nel tempo a causa del movimento per colamento lungo il versante che caratterizza le forme attive.

Per affrontare lo studio idrogeologico dei rock glacier è necessario valutare sia la quantità che la qualità delle risorse idriche connesse al permafrost. Per stimare la quantità è indispensabile disporre di dati su afflussi e deflussi, nonché sul ghiaccio contenuto nel rock glacier. Gli apporti atmosferici sono misurabili tramite i tradizionali strumenti meteorologici ed i deflussi tramite comuni misuratori di portata. La geofisica (in particolare il “georadar” e la tomografia elettrica) fornisce importanti informazioni sulla stratigrafia del corpo detritico e sulla quantità di ghiaccio in esso contenuto. Per valutare la qualità delle acque scaturenti dal rock glacier sono necessarie analisi chimiche di laboratorio, ripetute nel tempo e su acque campionate in diversi momenti dell’anno.

Nel progetto RESERVAQUA sono state effettuate: 1) campagne di rilievo geofisico per definire le caratteristiche del rock glacier e del suo contenuto in ghiaccio (a cura del Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Pisa), 2) misure topografico-fotogrammetriche finalizzate al dimensionamento dell’acquifero e delle sue variazioni plano-altimetriche nel tempo (a cura di Arpa Piemonte e Valle d’Aosta), 3) analisi di laboratorio delle acque scaturenti dai rock glacier (a cura del CNR IRSA di Verbania), 4) installazioni strumentali per il monitoraggio in continuo di alcuni parametri fisico-chimici delle sorgenti connesse al permafrost.

Nel progetto RESERVAQUA sono stati considerati 6 siti tra Piemonte, Valle d’Aosta e Vallese svizzero, in cui sono presenti sorgenti scaturenti alla fronte di rock glacier. Le acque delle sorgenti sono state campionate con frequenza diversa, a seconda delle esigenze di ricerca e dei vincoli logistici: ad esempio, i siti in Piemonte sono piuttosto remoti e non facilmente accessibili, per cui sono stati raccolti solo uno o due campioni all'anno. I siti della Valle d'Aosta e del Canton Vallese sono stati monitorati dal punto di vista chimico anche negli anni precedenti, mentre il monitoraggio dei siti piemontesi è iniziato nel 2020-2022. Ai fini del confronto è stato selezionato un solo campione rappresentativo per ogni sito.

Gruppo di lavoro	Provincia/Stato Federale	Valle	Lat.	Long.	Quota (m s.l.m.)
Arpa Piemonte CNR IRSA	Piemonte (VB), Italia	Ossola/Cairasca	46°17'32"N	8°11'55"E	2645-2540
Arpa Piemonte CNR IRSA	Piemonte (CN), Italia	Gesso	44°8'2"N	7°26'35"E	2500-2350
Arpa Piemonte CNR IRSA	Piemonte (CN), Italia	Stura di Demonte	44°17'6"N	6°59'54"E	2640-2475
Arpa Piemonte CNR IRSA	Piemonte (TO), Italia	Pellice	44°43'31"N	7°3'1"E	2770-2560
CREALP/UNINE/ SFCEP	Vallese, Svizzera	Val d'Anniviers	46°8'4"N	7°39'21"E	3100-2800
Arpa VdA	Valle d'Aosta (AO), Italia	Valtorunanche	45°55'22"N	7°40'6,6"E	2633

Sito	Stato rock glacier	Unità geologica	Litologia generale
Le Caldaie	Intatto	Unità Monte Leone  (Basamenti polimetamorfici alpini - Pennidico Inferiore)	Metamorfica (gneiss a grana da fine a media a biotite, K-feldspato ed oligoclasio, derivanti da granitoidi permiani)
Vej del Bouc	Intatto	Unità  Gesso-Stura-Vésubie (Massiccio dell'Argentera)	Metamorfica (principalmente migmatiti, ortogneiss, paragneiss, micascisti, leucograniti anatettici; secondariamente anfiboliti migmatitiche a relitti di alta pressione (eclogiti-granuliti) del Complesso Bousset-Valmasque)
Schiantalà	Intatto	Unità della Tinée (Massiccio dell'Argentera)	Metamorfica (paraderivati migmatitici)
Granero	Intatto	Unità Monviso (unità oceaniche del Dominio Ligure-Piemontese)	Metamorfica (Prasiniti massicce a tessitura ocellare, prasiniti listate, anfiboliti e cloritoscisti)
Bonnard	Intatto	Falda Tsaté (unità oceaniche del Dominio Ligure-Piemontese) e Falda Dent Blanche (Australpino)	Metamorfica (metagabbri della Falda Tsatè e ortogneiss della Falda Dent Blanche)
Gran Sometta/ Marmore	Intatto	Zona Combin (unità oceaniche del Dominio Ligure-Piemontese)	Metamorfica (calcescisti, marmi dolomitici, metbasiti)

Nell'ambito del progetto RESERVAQUA è stato effettuato un esercizio di inter-confronto al fine di migliorare la confrontabilità dei dati raccolti durante il progetto, nonché a rafforzare la collaborazione e lo scambio di informazioni tra i laboratori coinvolti. 

I campionamenti per l'esercizio di inter-confronto sono stati effettuati in due occasioni, la prima il 12 agosto 2021, nell'ambito di un sopralluogo congiunto presso il sito Gran Sometta (Cervinia, AO, Italia), gestito da ARPA Valle d'Aosta, e la seconda il 22 agosto 2022, durante il campionamento effettuato presso il sito Granero, nell'area del Monviso (Piemonte, TO, Italia) dal personale di ARPA Piemonte e CNR IRSA.

Per la stima quantitativa della risorsa, è risultato possibile eseguire delle valutazioni sul contenuto in acqua di un rock glacier utilizzando l’approccio recentemente pubblicato nella letteratura internazionale (Jones et al., “Mountain rock glacier contain globally significant water stores”, Scientific Reports, 2018, 8, 2834). L’approccio si basa su una serie di approssimazioni che lo rendono valido considerando i rock glacier con alto contenuto in ghiaccio, al contrario per contenuti di ghiaccio inferiori, potrebbe dare risultati non corretti. Il contenuto in ghiaccio di un rock glacier intatto (cioè che contiene ghiaccio) è infatti variabile dal 30-40% al 60-70% mentre il volume di acqua equivalente può essere calcolato assumendo come fattore di conversione una densità del ghiaccio di 900 kg/m³ (cioè 1 kg di ghiaccio = 0,9 l di acqua liquida).

La prima approssimazione è relativa al calcolo del volume del rock glacier, infatti, il volume del rock glacier può essere piuttosto irregolare, con parti inspessite verso la fronte ed assottigliate nella parte apicale, ma anche con forti riduzioni di spessore in corrispondenza di gradini nel substrato e il contenuto in ghiaccio può variare da luogo a luogo del rock glacier, con zone in cui sono presenti lenti di ghiaccio massivo confinate e altre in cui gli orizzonti congelati si riducono a pochi metri. È possibile che queste incertezze, alla fine, si bilancino nel conto generale e le sottostime effettuate in una porzione del rock glacier vengano compensate da sovrastime in una altra. Molto probabilmente, la valutazione quantitativa raggiunge approssimazioni accettabili, considerando grandi numeri di rock glacier.

Allo scopo di ottenere degli ordini di grandezza per la valutazione del potenziale idrico dei rock glacier, partendo dai dati acquisiti con le indagini georadar (GPR) e di tomografia elettrica (ERT) nel progetto RESERVACQUA, si sono considerati due rock glacier attivi tra quelli indagati: Vej del Bouc (Alpi Marittime) e Le Caldaie (Alpi Lepontine). Le stime indicano quantitativi compresi tra 800.000 e 1.000.000 m³ di acqua equivalente per il primo e di 1.000.000-1.500.000 m³ di acqua equivalente per il secondo.

Per quanto riguarda l’analisi qualitativa, le attività svolte nell'ambito del progetto RESERVAQUA si sono rivelate utili non solo per raccogliere nuovi dati e migliorare le conoscenze sull'idrochimica del deflusso dei rock glacier, ma anche per concentrarsi su un aspetto fondamentale nel monitoraggio delle acque dolci in ambienti di alta quota, ovvero la valutazione della qualità analitica. Gli esercizi di inter-confronto e la condivisione di pratiche e protocolli su campionamento e analisi hanno contribuito a migliorare la qualità dei dati ottenuti dai diversi laboratori e saranno utili nelle attività future.

Al termine del lavoro, le principali conclusioni sono le seguenti:

• I deflussi provenienti dai rock glacier considerati nel progetto RESERVAQUA sono caratterizzati da un contenuto da basso a moderato di soluti, basse concentrazioni di nutrienti (es. C organico), concentrazioni abbastanza elevate di nitrati e una limitata presenza di metalli in tracce rispetto a quanto rilevato in altri siti di studio delle Alpi Orientali. 
• Gli esercizi di intercalibrazione e la condivisione dei protocolli di campionamento e analisi hanno migliorato la qualità dei dati ottenuti dai diversi laboratori. 
• Le variabili che sono risultate caratterizzanti i corpi idrici collegati al permafrost e che dovrebbero avere la priorità nelle analisi chimiche sono pH, conducibilità, cationi principali (Ca, Mg, Na, K), SO₄, N-NO₃ e TOC, N totale; tra i metalli in tracce, la priorità dovrebbe essere data a: Al, Fe, Mn, Ni, Zn.

INTERREG Italia-Svizzera RESERVAQUA

progetto INTERREG Italia-Austria PERMAQUA

Relazioni sullo Stato dell’Ambiente 2019, 2021, 2022

Criosfera e permafrost