Risultati

4.1. Dataset acquisiti
Nel corso del progetto sono stati attrezzati in totale 29 punti di misura di cui:

- 17 per la misura della temperatura delle pareti rocciose;
- 9 per la misura della temperatura ed umidità dell'aria in prossimità della superficie rocciosa (15cm circa);
- 3 per la misura in parete di parametri radiativi (uno dei quali equipaggiato anche con misura di direzione e intensità del vento; per due di questi le attività di rilievo sono consequenziali).

Tutti gli strumenti sono attualmente funzionanti , fatta eccezione per il sensore di temperatura roccia del versante meridionale del Col du Peuterey (Tr_CPS) danneggiato in data 15 agosto 2007 (rimosso il giorno 11 ottobre 2007). Data la difficile accessibilità del sito non si considera possibile installare un nuovo sensore prima dell'estate 2008. L'ampiezza delle serie di dati attualmente disponibili è funzione della data di installazione; la loro continuità è apprezzabile osservando la tabella riassuntiva riportata (tab. 3). I colori si riferiscono ai diversi parametri misurati, temperatura roccia (arancione), temperatura e umidità aria (azzurro) e radiazione (verde); le celle di colore rosso possono indicare o periodi di mancata acquisizione (sensore danneggiato) oppure assenza di sensore (es. CPS).
Attualmente sono disponibili 9 serie di temperatura roccia continue con durata pari o superiore all'anno, la più lunga delle quali, della durata di due anni appartiene al sito CHEM_old (sensore installato nella prima configurazione); a luglio 2007 un sensore con la nuova configurazione è stato aggiunto per garantire la continuità delle misure ed offrire un ulteriore test di paragone.

Tabella 3
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Tab. 3: consistenza delle serie di dati di temperatura roccia, temperatura e umidità aria, radiazione e vento acquisite nell'ambito del progetto.

4.2. Considerazioni preliminari
Dall'osservazione delle serie disponibili di durata pari o superiore all'anno ed attraverso semplici analisi statistiche, è possibile ricavare alcune considerazioni di carattere generale relative ai principali fattori ambientali che controllano il regime termico delle pareti rocciose in alta quota in funzione delle loro caratteristiche topografiche.
Dati dati misurati risulta evidente che la topografia è la variabile indipendente che più di tutte influenza la temperatura superficiale delle pareti rocciose. Questo perché, vengono controllate: (i) la quantità di radiazione solare incidente annuale (in base all'esposizione) e (ii) la formazione o meno di coperture (nevose o detritiche) sufficientemente spesse da svolgere un'azione isolante (attraverso l'acclività della parete).
A tal proposito, osservando i grafici delle figure seguenti, appare evidente che:

  1. sui versanti meridionali il principale fattore di controllo della temperatura superficiale della roccia è la radiazione diretta (SWin) (fig. 16);
  2. sui versanti settentrionali il fattore principale è invece la temperatura media dell'aria (fig. 17);
  3. anche su parete verticale la neve influisce sulle temperature superficiali dell'ammasso perché aumenta in modo significativo l'albedo della superficie rocciosa riducendo la quota di energia impiegabile per i processi di innalzamento termico (fig. 18). Questo effetto è sentito maggiormente sui versanti meridionali perché normalmente soggetti a radiazione diretta;
  4. su una parete verticale la radiazione solare netta è maggiore durante l'inverno rispetto all'estate, a causa della minore elevazione del sole sull'orizzonte e il conseguente maggior angolo di incidenza dei raggi solari. Sulle temperature superficiali questo si traduce in una maggiore ampiezza delle escursioni termiche giornaliere invernali le quali, sui versanti meridionali, possono superare i 30 °C.

Tutti questi fattori, essenzialmente legati alla topografia, contribuiscono a determinare le grandi differenze di regime termico che si osservano tra versanti settentrionali e meridionali in alta montagna (fig. 19).

Fig 16
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Fig. 16: influenza della radiazione solare diretta sulla temperatura della roccia (sito AMDS).

Fig 17
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Fig. 17: influenza della temperatura dell'aria sulla temperatura della roccia (sito ADMN).

Fig 18
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Fig. 18: influenza della presenza di neve in parete sulla temperatura della roccia (sito ADMN).

Fig 19
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Fig. 19: confronto fra serie termiche rilevate in profondita (55 cm dalla superficie) presso il sito ADMS e ADMN.

Applicando queste semplici osservazioni ad un panorama tipico dell'alta montagna ed alla complessa morfologia che lo compone (pareti, creste, guglie, diedri, canali, ecc.), è possibile rendersi conto di quanto questa ultima influenzi sostanzialmente la distribuzione delle temperature superficiali sia nello spazio che nel tempo. Inoltre, è opportuno sottolineare che la complessità del regime termico interno è il risultato di tutte le variabili geologiche che caratterizzano l'ammasso. Fra queste lo stato di fatturazione, che nel caso di rocce compatte come i graniti controlla la permeabilità e conseguentemente il grado di saturazione, svolge un ruolo predominante, ulteriormente complicato, nell'analisi degli effetti sullo stato termico, dalla litologia, dalla porosità, dalla scistosità e dal colore.

4.3. Analisi

Dal punto di vista statistico le serie termometriche attualmente disponibili sono troppo corte per consentire analisi significative sull'attuale regime termico degli ammassi indagati o per effettuare paragoni tra le diverse stazioni di misura; tuttavia si intende accennare a quali possono essere le informazioni ricavabili dal tipo di misurazioni che sono state intraprese.
Per quanto riguarda l'ammasso roccioso, il vantaggio della metodologia sviluppata nel progetto PERMAdataROC risiede nella possibilità di realizzare misure sistematiche a diverse profondità. Questo permette non solo di rilevare il parametro "temperatura", ma consente di indagare alcune proprietà fisiche del mezzo in cui tale temperatura si propaga. Pertanto con l'attuale configurazione dei sensori è possibile ricavare i seguenti parametri:

  1. Temperatura media annua superficiale della parete (MAGST): nello studio del permafrost in suolo viene normalmente utilizzata come prima discriminante per valutare la presenza possibile, probabile o improbabile di permafrost.
  2. Escursioni termiche superficiali (giornaliere o stagionali): vengono normalmente utilizzate nello studio della degradazione fisica superficiale delle rocce (weathering) e nella valutazione della frequenza intensità dei cicli gelo-disgelo, sono pertanto molto importanti nello studio dei meccanismi di innesco o di predisposizione all'instabilità.
  3. Gradiente termico: è la variazione di temperatura che si osserva al variare della profondità, solitamente si esprime come °C/m. Esso può essere positivo o negativo (ed è normale osservare una inversione del segno) a seconda del fatto che, all'aumentare della profondità, si osservi rispettivamente riscaldamento o raffreddamento. Esso può mettere in evidenza la presenza di eventuali fronti di riscaldamento profondi (che possono avere le più svariate origini) o eventuali anisotropie.
  4. Thermal offset: si intende la differenza in valore assoluto della temperatura media della roccia alle diverse profondità. Si può definire come un indicatore dell'efficienza del mezzo a trasferire il calore per conduzione; generalmente si considera il valore medio annuale.
  5. Diffusività termica: è definita come il rapporto tra la conducibilità termica e la capacità termica del mezzo e fisicamente può essere espressa come la misura del tempo che impiegano le variazioni di temperatura a propagarsi nel mezzo (una sorta di "velocità"). Con opportune assunzioni ed approssimazioni, conoscendo la temperatura della roccia nello stesso istante a profondità diverse è possibile calcolarla e nel caso di una serie di misure successive seguirne la variazione nel tempo. L'unità di misura è m2/s.
  6. Heat flux: è la quantità di calore che si propaga nel mezzo per conduzione ed è una delle componenti fondamentali del bilancio energetico superficiale. Esso è diretto dalla superficie verso l'interno della parete di giorno ed in direzione opposta di notte. È possibile calcolarlo conoscendo la differenza di temperatura allo stesso istante a profondità diverse e la conducibilità termica del mezzo. L'unità di misura è W/m2.

Oltre a questi parametri ricavabili esclusivamente dalle misure di temperatura della roccia, accoppiando queste ultime alle misure di radiazione è possibile ricavare inoltre:

  1. Emissività della superficie: è un parametro che esprime la quantità di energia irraggiata dalla roccia ad una determinata temperatura ed è di fondamentale importanza nel calcolo del bilancio energetico superficiale. È possibile calcolarla conoscendo la temperatura superficiale della roccia e la radiazione riflessa ad onda lunga. L'utilizzo della termocamera è strettamente connessa alla determinazione di questo parametro oltre che alla spazializzazzione delle misure puntuali di temperatura.
  2. Flussi turbolenti: essi rappresentano la quantità di energia che non viene trasferita per conduzione in profondità ma che viene trasformata in calore sensibile e/o utilizzata per i cambiamenti di fase (calore latente). Essi sono molto variabili nel corso della giornata poiché dipendono dalla temperatura e dal grado di saturazione ed una loro corretta valutazione (da parte di un modello matematico) è di fondamentale importanza poiché sono una delle componenti fondamentali del bilancio energetico superficiale. È possibile calcolarli conoscendo la radiazione netta e l'heat flux.
  3. Albedo della superficie: è definita come il rapporto tra la radiazione incidente ad onda corta e quella riflessa. Questo parametro è molto importante nelle ore diurne poiché influenza direttamente la quantità di energia che il sistema può assorbire. In parete esso può essere molto variabile poiché dipende principalmente dalla presenza di neve presente sulla superficie rocciosa. Questo parametro viene misurato direttamente con l'albedometro CM7B oppure calcolato se la radiazione è misurata tramite il sensore CNR1.

A titolo informativo, le tabelle 4A, 4B e 5 riportano alcuni dei sopraccitati parametri statistici calcolati per i siti aventi almeno un anno di osservazioni.

Tab. 4A, 4B: Intestazioni: ThOff (thermal offset); Gr (gradient); Tm (mean anual temperature); Sh (shallower 3-30cm); Dp(deeper 30-55cm); Tot (total 3-55cm). Siti: CHEM (cheminée totale); CH06 (cheminée 2006); CH07 (cheminée 2007). Segni: (+)=raffreddamento; (-)=riscaldamento.

Tabella 4A

Site

ShThOff

DpThOff

TotThOff

ShGr
(°C/m)

DpGr
(°C/m)

TotGr
(°C/m)

CHEM

0.411

0.331

0.741

1.52

1.322

1.425

CH06

0.388

0.38

0.768

1.437

1.521

1.477

CH07

0.433

0.281

0.714

1.604

1.123

1.373

CCN

0.174

0.07

0.244

0.643

0.28

0.469

OFR

-0.628

0.011

-0.616

-2.325

0.045

-1.185

ONFR

-0.256

0.096

-0.159

-0.947

0.386

-0.306

ADMS

0.101

0.456

0.557

0.376

1.823

1.071

ADMN

-0.053

-0.14

-0.192

-0.194

-0.559

-0.37

ADME

0.01

0.46

0.469

0.037

1.838

0.903

CEN

0.13

0.307

0.437

0.48

1.229

0.84

CES

0.175

0.462

0.637

0.649

1.848

1.225

CPN

0.302

0.183

0.485

1.117

0.734

0.933


Tabella 4B

Site

Tm055
(°C)

Tm030
(°C)

Tm003
(°C)

CHEM

0.606

0.937

1.347

CH06

0.176

0.556

0.944

CH07

1.036

1.317

1.75

CCN

-5.689

-5.619

-5.445

OFR

7.093

7.104

6.476

ONFR

7.488

7.584

7.329

ADMS

1.03

1.485

1.587

ADMN

-6.134

-6.274

-6.326

ADME

-1.724

-1.264

-1.254

CEN

-2.764

-2.457

-2.327

CES

-0.397

0.065

0.24

CPN

-5.995

-5.812

-5.51


Tabella 5

Site

MxA_055
(°C)

MxA_030
(°C)

MxA_003
(°C)

MnA_055
(°C)

MnA_030
(°C)

MnA_003
(°C)

CHEM

5.15

13.66

33.46

2.079

5.736

16.312

CH06

5.15

13.66

33.46

2.12

5.863

16.505

CH07

4.99

11.7

31.58

2.038

5.609

16.119

CCN

2.85

4.77

15.67

0.536

1.368

6.178

OFR

4.31

8.02

27.89

1.38

3.633

14.69

ONFR

3.6

6.72

28.14

1.224

3.256

14.189

ADMS

5.79

10.05

31.14

2.319

5.425

17.838

ADMN

2.71

5.88

15.24

0.717

1.687

5.63

ADME

4.06

8.98

26.32

1.682

3.904

13.315

CEN

4

7.81

26.07

0.982

2.208

8.659

CES

4.25

8.81

28.83

1.874

4.224

14.882

CPN

5.73

6.66

13.95

5.73

6.66

13.95

Tab. 5: Intestazioni: Mx (Max annual dailv excursion); Mn (Mean annual daily excursion).