Grieco, Grieco, Merlini, Porta - Corso di scienze della Terra per i licei scientifici by zanichelli_editore

▲ Tramonto sul Mare delle Andamane (Oceano Indiano).

LA MAPPA DELL’ACQUA Perché mi riguarda? Conoscere in che modo sono distribuite le acque sul nostro pianeta, quali sono potabili e quali no, in che modo si muovono e come influenzano la vita delle comunità umane è fondamentale per partecipare all’impegno globale per raggiungere alcuni obiettivi dell’Agenda 2030. Garantire a tutti la disponibilità e la gestione sostenibile dell’acqua e delle strutture igienico-sanitarie Dati in Agenda La scarsità idrica riguarda oltre il 40% della popolazione globale e si prospetta in aumento. Oltre 1,7 miliardi di persone vivono in prossimità di fiumi dove il consumo idrico eccede le capacità depurative. Più dell’80% delle acque di scarico prodotte da attività umane è riversato in fiumi o mari senza sistemi di depurazione. Circa il 70% dell’acqua estratta da fiumi, laghi e acquedotti è usata per l’irrigazione. Inondazioni e altre calamità legate all’acqua sono responsabili del 70% dei decessi dovuti a disastri naturali.

••

•• •• ••

GUARDA!

Cosa puoi fare nella vita quotidiana? Aggiungi una tua idea Ripara le perdite domestiche. Un rubinetto che perde può far sprecare più di 11 000 litri all’anno. Non gettare mai nel water prodotti chimici tossici come vernici, sostanze chimiche o farmaci.

••

Ora tocca a te

••

Conservare e utilizzare in modo durevole gli oceani, i mari e le risorse marine per uno sviluppo sostenibile Dati in Agenda Più di 3 miliardi di persone dipendono dalla biodiversità marina e costiera per il loro sostentamento. Gli oceani contengono approssimativamente 200 000 specie identificate, ma i numeri reali potrebbero rientrare nell’ordine dei milioni. Gli oceani assorbono circa il 30% dell’anidride carbonica prodotta dagli umani, mitigando così l’impatto del riscaldamento globale sulla Terra. Le industrie ittiche marine danno impiego a più di 200 milioni di persone.

•• •• •• ••

Cosa puoi fare nella vita quotidiana? Aggiungi una tua idea Usa meno prodotti in plastica, che spesso finiscono negli oceani e causano la morte degli animali marini. Usa la lavastoviglie e la lavatrice solo quando sono completamente piene.

•• ••

••

135

UNITÀ 6 LA MAPPA DELL’ACQUA

L’acqua sulla Terra

L’abbondante presenza di acqua allo stato liquido è una caratteristica distintiva del pianeta Terra. L’acqua si trova principalmente in superficie dove va a costituire l’idrosfera. Una piccolissima parte di acqua è contenuta anche negli organismi viventi (biosfera). Allo stato attuale nessun pianeta del Sistema solare, all’infuori del nostro, possiede oceani e mari, anche se Marte mostra segni di antichi oceani e corsi d’acqua ora scomparsi. Le condizioni di pressione e temperatura in superficie consentono all’acqua di presentarsi nei tre stati fisici di aggregazione: solido, liquido e gassoso [▶ Figura 1]. Sulla superficie terrestre si trova prevalentemente acqua allo stato liquido. Alla pressione di un’atmosfera, l’acqua distillata rimane liquida in un intervallo di temperature che va da 0 °C a 100 °C e per l’acqua contenente sali disciolti tale intervallo è ancora più ampio. Come ogni liquido, l’acqua si adatta alla forma del contenitore e per gravità tende a spostarsi negli avvallamenti, principalmente i grandi bacini marini [▶ Figura 2]. Sui continenti l’acqua allo stato liquido si presenta essenzialmente sotto forma di laghi, fiumi e acque sotterranee. Il suo movimento verso il basso può essere ostacolato dal tipo di terreno o dalla sua conformazione. Poiché l’acqua è un ottimo solvente, cioè è un liquido in grado di sciogliere sostanze solide, liquide o gassose, dette soluti, tende ad arricchirsi di sostanze diverse: principalmente sali, ma anche gas

acqua sotterranea 30,1%

acqua salata 97%

acqua dolce 3%

[▶ Figura 3]. La salinità, cioè la concentrazione dei sali disciolti nell’acqua è molto variabile e può andare da valori di circa 0,02 g/L (1 g/L corrisponde a 1‰) delle acque piovane, fino a valori fra 30 e 40 g/L dei mari, con punte massime molto più alte nei bacini chiusi a forte evaporazione, come il Mar Morto dove supera i 300 g/L. Generalmente la salinità delle acque aumenta spostandosi dalle zone montuose fino al mare. Quando l’acqua passa dallo stato liquido a quello gassoso, i soluti presenti non evaporano. Questo determina la bassissima salinità dell’acqua piovana, che deriva dalla condensazione del vapore acqueo presente in atmosfera, e il fatto che i ghiacci formatisi dalle precipitazioni nevose costituiscano la più grande riserva di acqua dolce del pianeta. La presenza di acqua solida (ghiaccio e neve) è determinata dalla distribuzione delle temperature e

paludi 11% fiumi 2%

0,9% atmosfera e biosfera

calotte glaciali e ghiacciai 68,7%

acqua liquida continentale 0,3%

▲ Figura 2 Distribuzione dell’acqua nei diversi serbatoi presenti sul pianeta Terra.

136

▼ Figura 1 Ghiaccio sulle acque del Lago Tasman, Nuova Zelanda. La coesistenza di acqua solida, liquida e gassosa (nell’atmosfera) è una caratteristica del pianeta Terra.

laghi 87%

sali 34,4 g cloro 19,3 g

acqua 965,6 g

sodio 10,7 g solfati 2,7 g altro 2,3 g

▲ Figura 3 Composizione media di 1 kg di acqua marina.

1 L’acqua sulla Terra

quida e gassosa, in base alle condizioni di pressione e temperatura. Il vapore acqueo si muove verticalmente e orizzontalmente seguendo le correnti atmosferiche e può condensare dando luogo alla formazione di nubi che riportano al suolo l’acqua sotto forma di pioggia, neve o grandine.

1,000

acqua

0,9999 densità (g/mL)

può essere permanente dove queste rimangano per buona parte dell’anno sotto gli 0 °C. Le calotte polari, situate ad alte latitudini, e i ghiacciai montani, posti ad alte quote, sono in queste condizioni. Variazioni stagionali o su periodi più lunghi delle temperature comportano una variabilità nella percentuale di acqua presente allo stato solido. L’abbassamento della temperatura determina un aumento della densità dell’acqua, che raggiunge il massimo valore intorno ai 4 °C, per poi diminuire [▶ Figura 4]. Nel passaggio da liquido a solido vi è un’ulteriore diminuzione della densità e per questo motivo il ghiaccio galleggia; i ghiacci polari sono infatti costituiti da una parte continentale, detta calotta, e da una fluttuante sull’oceano, detta banchisa. L’acqua è presente anche in forma gassosa, il vapore acqueo, nell’atmosfera. Ciò è dovuto all’evaporazione dell’acqua (prevalentemente dagli oceani) sotto l’azione dell’irraggiamento solare e al raggiungimento di una condizione di equilibrio tra fase li-

0,9998 0,9997

0,9180

ghiaccio

La fusione del ghiaccio avviene con un brusco aumento di densità a temperatura costante.

◀ Figura 4 Diagramma della densità dell’acqua distillata, alla pressione di 1 atm, al variare della temperatura. Al di sotto di 0 °C l’acqua è allo stato solido.

0,9170 –10 –8 –6 –4 –2 0 2 4 6 8 10 temperatura (°C)

ORDINE DI GRANDEZZA

Quanta acqua è contenuta negli oceani? Calcoliamo l’ordine di grandezza del volume di acqua contenuto negli oceani partendo dal raggio terrestre, dalla percentuale di terre coperte dalle acque e dalla profondità media degli oceani. Raggio medio terrestre: R = 6,37 # 106 m. Percentuale della superficie terrestre ricoperta dalle acque marine: a = 71%. Profondità media degli oceani: h = 3,8 # 103 m. L’area della superficie terrestre (area di una sfera) è data da: A = 4rR 2 = 4r (6, 37 # 106) 2 m 2 = 5, 1# 1014 m 2 L’area della superficie coperta dalle acque è data da: A aq = aA = 0, 71# 5, 1# 1014 m 2 = 3, 6 # 1014 m 2

•• •• ••

Il volume occupato dagli oceani è quindi: V = A aq h = 3, 6 # 1014 # 3, 8 # 10 3 m 3 = 1, 4 # 1018 m 3 Per avere un’idea possiamo pensare a un cubo di poco più di 1000 km di spigolo.

RISPONDI 1. Prova tu a calcolare il rapporto tra il volume delle acque degli oceani e il volume della Terra. Il volume della sfera è dato da 4 V = rR 3 . 3

PRIMA DI PROSEGUIRE 1. In quali stati fisici è possibile trovare l’acqua sulla Terra? 2. La salinità ha un valore costante? 3. In quali condizioni l’acqua si trova allo stato solido e allo stato liquido sulla Terra? 4. UN PO’ DI CALCOLI Se la salinità media del Mediterraneo è di circa 37,5 g/L, approssimativamente quanto sale è disciolto nel Mediterraneo, che ha un volume di 3,75 milioni di km3?

domande aiutandoti con Internet e fai un’ipotesi di che cosa stia succedendo a questo lago. a. In quale Paese si trova questo lago? b. Perché le sponde del lago nella Figura B sono bianche? c. Perché l’acqua ha cambiato colore? d. Secondo te esiste ancora? Trova un’immagine attuale.

5. OSSERVA E RIFLETTI Osserva le due immagini satellitari del Lago Urmia catturate dai satelliti della NASA a distanza di 13 anni, nel 1998 (A) e nel 2011 (B). Rispondi alle seguenti

137

UNITÀ 6 LA MAPPA DELL’ACQUA

Acque liquide continentali: sotterranee e superficiali

Esistono alcuni processi che fanno sì che una porzione, piccola ma significativa, dell’acqua liquida presente sulla superficie terrestre si trovi sui continenti: •• il processo di evaporazione, che trasporta in atmosfera l’acqua sotto forma di vapore, e le variazioni delle condizioni atmosferiche, che determinano la condensazione del vapore acqueo e le precipitazioni che, in parte, cadono sui continenti; •• la resistenza che le acque liquide incontrano sui continenti nella loro discesa verso il mare. Le acque continentali derivano dalle precipitazioni atmosferiche ed è per questo che sono caratterizzate da bassa salinità; si parla infatti di acque dolci. Le acque dolci sono acque con un contenuto di sali inferiore all’1‰ e sono indispensabili per la vita degli organismi sui continenti. Nel suo tragitto attraverso i continenti, l’acqua può però disciogliere materiali solidi e aumentare la sua salinità diventando salmastra (contenuto di sali compreso tra l’1 e il 30‰). Quindi acque continentali e acque dolci non coincidono perché parte delle prime è salmastra o, come vedremo nella trattazione dei laghi, fortemente salina. Le acque continentali rappresentano una frazione minima dell’acqua presente sulla superficie terrestre e solo una parte di esse è costituita da acque dolci, motivo per cui queste ultime sono un bene prezioso che va salvaguardato. Nella sua lunga corsa verso il mare, l’acqua continentale può seguire tragitti molto diversificati. L’acqua piovana, una volta raggiunto il suolo, può scorrere in superficie oppure infiltrarsi nel sottosuolo. Le acque sotterranee, prodotte dal processo di infiltrazione e le acque superficiali, prodotte dallo scorrimento superficiale, sono in rapporto dinamico tra loro: le acque sotterranee possono successivamente affiorare in superficie e le acque superficiali possono infiltrarsi nel sottosuolo.

■■Le acque sotterranee Le acque sotterranee occupano, rimpiazzando l’aria, i vuoti presenti nei terreni e nelle rocce. Nei terreni i vuoti sono i pori presenti tra i granuli, nelle

138

rocce invece sono gli spazi vuoti che si formano a seguito della loro fratturazione. La frazione, espressa in percentuale, dei vuoti rispetto al volume totale di un terreno o di una roccia ne costituisce la porosità e determina la massima quantità di acqua che può essere presente al suo interno [▶ Figura 5]. terreno Nei terreni si ha una porosità primaria dovuta alla presenza di interstizi tra i granuli accostati durante la formazione del terreno.

◀ Figura 5 La porosità nei terreni e nelle rocce è di tipo differente.

roccia Nelle rocce si ha invece una porosità secondaria dovuta alla fratturazione della roccia successiva alla sua formazione.

APPROFONDIMENTO

La salinità delle acque continentali Le acque piovane hanno una salinità molto bassa, circa lo 0,02‰, e per questo motivo gli esseri umani hanno da sempre costruito cisterne per la raccolta dell’acqua piovana. L’acqua dolce ha però una forte capacità di sciogliere rocce e terreni, per cui nel suo percorso verso il mare tende ad aumentare progressivamente la sua salinità. La salinità delle acque continentali aumenta inoltre a causa dell’evaporazione. Alcune condizioni sono particolarmente favorevoli all’aumento di salinità, tanto da produrre acque salmastre. È il caso, per esempio, delle sorgenti idrotermali, dato che le acque calde sciolgono più facilmente i minerali delle rocce, e dei laghi endoreici,

cioè quei laghi che non hanno uno sbocco al mare e dove quindi l’acqua ristagna. Soprattutto nei climi aridi questi laghi, a causa dell’evaporazione, possono avere salinità estremamente elevate [▶ Figura A].

▲ Figura A I valori massimi di salinità delle acque continentali si trovano nei laghi salati come il Mar Morto.

2 Acque liquide continentali: sotterranee e superficiali

Nella falda freatica l’acqua è a diretto contatto con l’atmosfera e la pressione è minore che nella falda artesiana.

Pioggia e neve alimentano le falde. 2

L’acqua nel pozzo perforato nella falda freatica raggiunge un livello pari a quello dell’acqua della falda.

pozzo artesiano

La pressione aumenta all’aumentare del dislivello tra l’acqua a monte e quella a valle.

pozzo freatico

pozzo artesiano zampillante

◀ Figura 6 In un pozzo perforato in falda freatica il livello dell’acqua è quello della superficie freatica; il livello dell’acqua in un pozzo perforato in una falda artesiana dipende invece dalla pressione della falda.

6 livello della falda artesiana superficie freatica

Nella falda artesiana l’acqua ha una pressione elevata ed è confinata all’interno di un orizzonte permeabile.

falda freatica falda artesiana acquicludo

A grandi profondità nel sottosuolo la pressione determina la chiusura di pori e fratture e la porosità tende a zero. Affinché l’acqua possa infiltrarsi in terreni e rocce e fluire al loro interno è necessario che i pori siano intercomunicanti. La permeabilità è la capacità di terreni o rocce di farsi attraversare dall’acqua. La permeabilità dipende dalla porosità, ma anche dal grado di interconnessione dei pori o delle fratture. A parità di porosità la permeabilità è maggiore se è maggiore il grado di interconnessione. In terreni molto permeabili, come una spiaggia o un campo arato, la totalità dell’acqua si infiltra nel sottosuolo. Viceversa, in terreni impermeabili, come quelli argillosi o sul lastricato di una piazza, la totalità dell’acqua scorre in superficie. In condizioni di permeabilità intermedie, l’acqua piovana in parte scorre in superficie e in parte si infiltra nel sottosuolo. In quest’ultima condizione la proporzione tra acque di scorrimento e acque di infiltrazione dipende anche dalla modalità con cui avvengono le precipitazioni. Durante un temporale in cui si riversano al suolo grandi quantità di pioggia, in breve tempo il terreno semipermeabile si satura e una proporzione maggiore dell’acqua piovana scorre in superficie. Terreni e rocce permeabili possono avere porosità molto elevate e contenere grandi quantità d’acqua. In effetti la stragrande maggioranza dell’acqua dolce liquida è costituita dalle acque sotterranee (rivedi la figura 2). Rocce e terreni porosi e permeabili, delimitati inferiormente da rocce e terreni impermeabili, possono trattenere l’acqua sotterranea. Essi costituiscono gli acquiferi.

L’acqua può zampillare dal pozzo perforato nella falda artesiana, se la pressione nella falda stessa è molto elevata.

Gli acquiferi sono contenitori sotterranei di acqua dolce, fondamentali per gli organismi viventi, dai quali l’acqua può essere attinta attraverso pozzi. L’acqua presente negli acquiferi costituisce la falda idrica. Se l’acquifero non è delimitato superiormente da rocce o terreni impermeabili, la superficie della falda acquifera, detta superficie freatica, è a diretto contatto con l’aria presente nei pori e il suo livello può oscillare liberamente al variare dell’apporto e del deflusso di acqua. Si parla in questo caso di falda freatica. Se l’acquifero è delimitato superiormente da rocce o terreni impermeabili, detti acquicludi, si parla di falda artesiana [▶ Figura 6]. Nelle falde artesiane l’acqua è confinata in un volume limitato, per cui essa, avendo comprimibilità trascurabile, vi può penetrare solo se un equivalente volume di acqua ne esce. In mancanza di deflusso ciò si traduce in un aumento di pressione dell’acqua di falda. Per questo la perforazione di un pozzo in una falda artesiana può dare luogo alla risalita naturale dell’acqua stessa, che può raggiungere la superficie o addirittura zampillare [▶ Figura 7].

GUARDA!

VIDEO Le falde idriche

CAPIRE LE PAROLE La parola falda è di origine germanica: deriva dal gotico falda, che significa piega. L’aggettivo freatico deriva dal greco fréar, pozzo. Falda artesiana, invece, è espressione collegata regione dell’Artois, in Francia, dove per la prima volta furono scavati pozzi per attingere acqua da falde di questo tipo. Questi pozzi sono chiamati pozzi artesiani.

◀ Figura 7 Fuoriuscita naturale di acqua da falda artesiana nella riserva naturale di Endla, Estonia.

139

UNITÀ 6 LA MAPPA DELL’ACQUA

■■Le acque superficiali

Le acque sotterranee possono affiorare e divenire acque superficiali in corrispondenza di: •• risorgive, nel caso di falde in terreni, •• sorgenti, nel caso di falde in roccia. Risorgive e sorgenti costituiscono i punti dove la superficie freatica o la falda artesiana, raggiungono la superficie del suolo. Le risorgive si formano dove dei terreni impermeabili affiorano in superficie. Esse sono da sempre una preziosa risorsa d’acqua, che ha favorito l’insediamento umano. Le sorgenti si formano per fuoriuscita naturale di acque sotterranee presenti all’interno di ammassi rocciosi. Anch’esse sono una risorsa idrica di primaria importanza, inoltre forniscono le acque più pregiate, soprattutto quando sgorgano in montagna. I parametri più rilevanti che caratterizzano le sorgenti sono: il regime e il chimismo delle acque. Il regime è la variazione media nel corso dell’anno della quantità di acqua che sgorga dalla sorgente e dipende dalla piovosità e dalla conformazione geologica del sottosuolo. Il chimismo delle acque è dato dalla composizione e dalla quantità di sali disciolti in esse e dipende principalmente dalla tipologia di rocce attraversate dalle acque sotterranee che formano la sorgente. Le sorgenti di alta montagna hanno una salinità molto bassa che le rende adatte all’uso potabile. La maggior parte delle acque potabili commercializzate deriva da sorgenti montane. Non tutto l’interscambio tra acque superficiali e acque sotterranee è così evidente come nelle risorgive e nelle sorgenti. Le acque sotterranee possono infatti affiorare in corrispondenza di acque superficiali, andando così ad alimentare direttamente fiumi e laghi, come accade nella stagione piovosa. Lo scambio può avvenire anche in senso inverso, come per esempio accade di frequente nella stagione asciutta, quando il livello della falda freatica può facilmente essere inferiore a quello del fiume. Le acque sotterranee inoltre possono raggiungere il mare lungo le coste dando luogo a sorgenti sottomarine. La porzione delle acque piovane che non si infiltra nel sottosuolo scorre in superficie e va a costituire le acque di ruscellamento. Queste, soggette alla forza di gravità, si muovono verso il basso lungo la massima pendenza e si accumulano negli avvallamenti. I fiumi. I corsi d’acqua si generano in aree topograficamente rilevate, non necessariamente in montagna, per l’emersione di acque sotterranee in corrispondenza delle sorgenti e, se presenti, dalle acque

140

APPROFONDIMENTO

I fiumi nascono in montagna? Non sempre i fiumi nascono in montagna, questa è la situazione più comune in Italia, dominata dalle catene montuose delle Alpi e degli Appennini. Le sorgenti del Po si trovano nelle Alpi Occidentali in località Pian del Re a 2022 m s.l.m. e quelle del Tevere sulle pendici del Monte Fumaiolo nell’Appennino Tosco-Emiliano, a 1268 m s.l.m. In territori dominati da grandi pianure, invece, i fiumi possono avere sorgenti a quote molto basse. Il fiume più lungo d’Europa, il Volga, nasce dalle colline del Rialto del Valdaj a soli 228 m s.l.m. [▶ Figura A]. Analogamente, fiumi

importanti come la Senna e il Tamigi nascono rispettivamente a 470 e 113 m di quota. Anche il Mississippi, uno dei fiumi più lunghi del mondo, nasce dal Lago Itasca a soli 450 m s.l.m.

▲ Figura A Le sorgenti del fiume Volga, nella regione di Tver, a soli 228 m di altitudine.

di fusione dei ghiacciai. A queste si aggiungono le acque di ruscellamento e quelle degli affluenti. Tutti questi apporti tendono ad aumentare verso valle la quantità d’acqua trasportata. Si parla in effetti di torrente per il primo tratto di un corso d’acqua, che scorre su terreno accidentato, spesso con notevoli pendenze, ma con quantità d’acqua ridotte e fortemente variabili. Si parla, invece, di fiume per il secondo tratto, che scorre su terreno poco accidentato, con basse pendenze e con quantità d’acqua elevate e relativamente meno variabili. I corsi d’acqua, oltre agli apporti, subiscono anche perdite di acqua lungo il loro tragitto, dovute all’infiltrazione nel sottosuolo e all’evaporazione. In climi aridi questi fenomeni possono prevalere sugli apporti e causare una diminuzione dell’acqua trasportata, fino al completo prosciugamento dell’alveo. L’alveo è la porzione di terreno in cui scorre un corso d’acqua. Le aree desertiche sono caratterizzate dalla presenza di uadi, cioè di alvei di torrenti che si riempiono d’acqua solo sporadicamente, a seguito delle rare piogge [▶ Figura 8]. La caratteristica principale di un corso d’acqua è la sua portata. La portata è il volume di acqua che attraversa nell’unità di tempo una sezione trasversale alla corrente. La portata dipende dall’area della sezione e dalla velocità della corrente, che, a sua volta, varia da punto a punto, diminuendo verso il fondo e verso le spon-

CAPIRE LE PAROLE Regime deriva dal latino regimen, regimimis che significa governo. Propriamente indica quindi una qualsiasi forma di governo, ma è molto frequente in espressioni in cui indica governi autoritari e non democratici: «regime fascista», «regime dittatoriale». Per traslato significa anche regola, modo di regolarsi (per esempio «regime alimentare»), andamento. Collegata a questo significato è l’espressione «a pieno regime», usata anche con il significato di «alla massima velocità».

2 Acque liquide continentali: sotterranee e superficiali

de a causa dell’attrito con essi. La portata si calcola come il prodotto della velocità media per l’area della sezione [▶ Figura 9], in m3/s. La portata di un corso d’acqua varia sia nello spazio sia nel tempo: essa infatti aumenta dalla sorgente alla foce. I maggiori fiumi del mondo sono, per esempio, classificati in base alla portata media alla foce. La portata e la lunghezza di un fiume non sono strettamente correlate, per esempio il Rio delle Amazzoni e il Nilo hanno una lunghezza simile, ma portate molto diverse. Mentre la lunghezza dipende principalmente dalla distanza delle sorgenti dal mare, la portata dipende in primo luogo dalla piovosità e dalla morfologia del territorio. Ciò spiega perché il Rio delle Amazzoni, che scorre in un territorio a clima equatoriale e alta piovosità, abbia una portata circa 44 volte maggiore del Nilo, che scorre prevalentemente in territori desertici. La portata media di un fiume alla foce dipende dal bilancio tra apporti e perdite. Gli apporti sono determinati in primo luogo dall’estensione del bacino idrografico e dipendono inoltre dalla piovosità media sul bacino stesso. Il bacino idrografico è la porzione di territorio le cui acque superficiali sono convogliate verso il corso d’acqua.

▲ Figura 8 Il letto completamente asciutto del fiume Hoanib nel Damaraland, Namibia.

volume d’acqua che scorre nell’unità di tempo (portata)

sezione trasversale dell’alveo

alveo

▶ Figura 9 Sezione trasversale di un fiume. La freccia indica la velocità media dell’acqua in corrispondenza della sezione.

argine

GUARDA!

MINILAB

Non tutto però si scioglie… Guarda l’esperimento

Che cosa succede quando l’acqua entra in contatto con i materiali della Terra solida? Proviamo con un semplice esperimento a verificare la solubilità di diversi materiali. Che cosa ti serve

•• 6 bicchieri trasparenti •• cucchiai •• bilancia •• cronometro

•• 40 g di sale grosso •• 40 g di sale fino •• 40 g di zucchero a velo •• 40 g di zucchero normale

Che cosa devi fare

•• 40 g di farina •• 40 g di sabbia •• acqua del rubinetto •• quaderno

Da ricordare Sale fino, sale grosso, zucchero a velo, zucchero normale acqua acqua + sale (zucchero)

soluti solvente soluzione

1. Numera i bicchieri da 1 a 6. 2. Metti il bicchiere n° 1 sulla bilancia e fai la tara azzerandola. Non tutte le sostanze sono solubili in acqua. Quando una sostanza che 3. Riempi con acqua il bicchiere n° 1 fino a leggere 200 g sulla bilancia che corrispondono a viene mescolata all’acqua non si 200 mL di acqua. Azzera la bilancia. scioglie in essa, si parla di miscuglio 4. Attiva il cronometro e inizia ad aggiungere la quantità di soluto mescolando energicamente. eterogeneo. 5. Quando la soluzione è satura arresta il cronometro e registra sul quaderno il tempo impiegato per portare la soluzione a saturazione e il peso del soluto; arresta comunque il cronometro dopo 2 minuti anche se il soluto non dovesse essersi sciolto completamente. 6. Ripeti i passaggi da 2 a 5 con gli altri cinque bicchieri associando a ciascuno uno dei soluti rimasti. RISPONDI 1. Quali differenze visive noti tra i bicchieri? 2. Quali sostanze si sciolgono in acqua?

3. Come spieghi i diversi tempi impiegati per arrivare a saturazione?

141

UNITÀ 6 LA MAPPA DELL’ACQUA

Gli apporti sono però influenzati anche dai percorsi seguiti dalle acque sotterranee, che dipendono a loro volta dalla conformazione geologica del sottosuolo. Un corso d’acqua è quindi caratterizzato oltre che dal bacino idrografico anche dal bacino idrogeologico, corrispondente alla porzione di territorio le cui acque – non superficiali, ma sotterranee – sono convogliate verso il corso d’acqua. I due bacini possono coincidere, ma solitamente si sovrappongono soltanto in parte [▶ Figura 10]. I laghi. Non sempre le acque dei fiumi possono defluire fino a raggiungere il mare: in alcune aree la presenza di depressioni o di ostacoli verso valle porta all’accumulo di acque superficiali, le quali formano i laghi. Le caratteristiche dei laghi dipendono fortemente dalla presenza o meno di immissari ed emissari. Gli immissari, che per laghi di grandi dimensioni possono essere numerosi, sono corsi d’acqua che sfociano nel lago; gli emissari (solitamente uno per lago) sono corsi d’acqua che permettono il deflusso delle acque in eccesso del lago verso il mare. I laghi che presentano immissari ed emissari si formano per la presenza di avvallamenti della superficie topografica lungo il corso di un fiume. Essi hanno bilanci idrici caratterizzati da una notevole stabilità: i periodi di elevato apporto così come quelli di apporto ridotto possono infatti essere compensati da variazioni nella portata dell’emissario. Sono di questo tipo i grandi laghi prealpini italiani come il Lago di Garda, il Lago di Como e il Lago Maggiore, che, infatti, presentano fluttuazioni limitate del livello delle acque [▶ Figura 11]. All’estremo opposto troviamo i laghi privi sia di immissari sia di emissario. Sono di questo tipo, per esempio, i laghi vulcanici, che occupano la depressione di crateri, come il Lago Albano [▶ Figura 12] e il Lago Averno, rispettivamente nel Lazio e in Campa-

nia. In mancanza di immissari ed emissario il bilancio idrico è fortemente determinato dalla piovosità locale e dall’interazione con le acque sotterranee; le variazioni di livello delle acque possono essere considerevoli. Per limitare gli estremi cambiamenti di livello delle acque del Lago Albano già in epoca romana fu costruito un tunnel artificiale per regolarne il deflusso.

▼ Figura 10 Schema di bacino idrografico e bacino idrogeologico.

acque sotterranee acque superficiali

limite del bacino idrografico rocce permeabili

rocce impermeabili

Lago Maggiore

Lago d’Orta

limite del bacino idrogeologico

Lago di Como

Lago di Lugano

▲ Figura 11 Ricostruzione a partire da immagini satellitari di una porzione delle Prealpi con i Laghi d’Orta, Maggiore, di Lugano e di Como.

◀ Figura 12 Veduta aerea del Lago Albano, che occupa il cratere di un vulcano, privo sia di immissari sia di emissari naturali.

142

2 Acque liquide continentali: sotterranee e superficiali

Infine, i laghi con immissari ma privi di emissario sono tipici delle zone aride. Solo una forte evaporazione può infatti impedire che il lago raggiunga il livello che fa defluire l’acqua verso il mare formando un emissario. Sono di questo tipo, per esempio, il Lago d’Aral in Kazakistan e il Great Salt Lake negli Stati Uniti. Si tratta quasi sempre di laghi salati, a causa della forte evaporazione e con livelli delle acque estremamente variabili. La maggior parte dei laghi privi di emissario delle zone aride del mondo sta rapidamente sparendo a causa del continuo aumento di prelievo di acqua a monte [▶ Figura 13]. I laghi presentano valori di salinità delle acque diversificati, che dipendono fortemente dalla presenza di emissari e immissari. Nei laghi privi di emissa-

rio la forte evaporazione può portare a condizioni di salinità estrema come nel caso del Mar Morto che ha una salinità media del 33,7%. Nei laghi che presentano sia immissario sia emissario la salinità è invece simile a quella dei fiumi, e nei laghetti montani, soprattutto se alimentati da ghiacciai, questa può essere estremamente bassa. I processi geologici che possono portare alla formazione di laghi sono molteplici, inoltre, molti laghi si sono formati nel corso del tempo per la sovrapposizione di più processi come riportato in Tabella 1. A questi vanno aggiunti i laghi artificiali, sempre più numerosi, prodotti sbarrando con dighe il corso di fiumi a scopo irriguo, potabile o idroelettrico.

Niger

1963

1997

vegetazione

Camerun

acqua

Nigeria

Il progressivo prosciugamento del Lago Ciad al margine del deserto del Sahara. Originariamente si estendeva per circa 26 000 km2, una superficie pari a quella della Sicilia, attualmente è ridotto a meno di un decimo della sua estensione originaria.

Ciad

Ciad Niger

▼ Figura 13

2007

Tabella 1 Classificazione dei laghi in base al processo geologico Classe

Processo geologico

Caratteristiche

Esempio

Dimensioni (km2) e profondità massima (m)

Laghi tettonici

Deformazione delle rocce

Occupano depressioni che si sono formate per i movimenti tettonici nella crosta terrestre.

Bajkal (Russia)

31 722 km2

1642 m

Tanganica (Africa)

32 900 km2

1470 m

Vulcanismo

Occupano depressioni prodotte da eruzioni vulcaniche.

Bolsena (Italia)

113,5 km2

151 m

Nemi (Italia)

1,67 km2

33 m

Garda (Italia)

368 km2

346 m

Ladoga (Russia)

17 700 km2

230 m

Laghi vulcanici

Laghi glaciali

Laghi costieri

Erosione e deposizione glaciale

Occupano depressioni scavate dai ghiacciai o si formano per sbarramento a valle a seguito di accumulo di depositi glaciali.

Azione delle onde

Si formano lungo i litorali dove l’azione delle onde produce un cordone sabbioso che li separa dal mare.

Varano (Italia)

60,5 km2

Sabaudia (Italia)

3,9 km2

10 m

Laghi fluviali

Azione della corrente

Si formano per ampliamento del fiume o per isolamento di meandri.

Laghetti di meandro del Po e dell’Adda

<1 km2

<10 m

Laghi carsici

Azione solvente delle acque

Occupano cavità formate dalla dissoluzione di rocce o dal crollo conseguente la dissoluzione.

Doberdò (Italia)

0,34 km2

9,5 m

Canterno (Italia)

0,6 km2

25 m

Franamento

Occupano aree a monte di tratti di valli sbarrati da una frana.

Antrona (Italia)

0,15 km2

20 m

Alleghe (Italia)

0,5 km2

55 m

Laghi di frana

143

UNITÀ 6 LA MAPPA DELL’ACQUA

APPROFONDIMENTO

Un lago troppo profondo Anche una semplice carta stradale come quella della Figura A ci permette di fare osservazioni geologiche importanti. Se cerchiamo sulla carta la quota della superficie e la profondità massima del Lago di Como, notiamo un fatto interessante. La superficie del lago si trova a 199 m s.l.m., mentre il punto più profondo, presso Argegno, ha una profondità di 410 m. Questo significa che il fondo del lago si trova fino a oltre 200 m sotto il livello del mare! Quale processo geologico può avere scavato nelle Prealpi così in profondità? Nessun fiume è in grado di scavare il suo letto al di sotto del livello del mare dato che quest’ultimo è il livello alla foce e le acque del fiume non possono mai risalire per raggiungere la foce. La risposta risiede in una parte della complicata storia geologica d’Italia. La valle occupata oggi dal Lago di Como

risalirebbe, secondo gli studiosi, a oltre 5 milioni di anni fa, al periodo noto come Messiniano, quando l'intero Mar Mediterraneo si prosciugò, a causa della chiusura dello Stretto di Gibilterra, abbassando di centinaia di metri il livello della foce dei fiumi. Ciò produsse una intensa erosione del fondo della valle. In seguito, quando le acque dell’Oceano Atlantico fluirono di nuovo nel bacino Mediterraneo, il livello del mare si alzò, portando alla condizione attuale. La successiva azione dei ghiacciai portò solo a un rimodellamento di una valle già esistente.

RISPONDI 1. Prova a verificare se anche altri laghi italiani presentano la stessa caratteristica del Lago di Como.

▲ Figura A Carta stradale della zona intorno al Lago di Como.

PRIMA DI PROSEGUIRE 1. Perché le acque continentali vanno preservate?

quantità di acqua trasportata dal Rio delle Amazzoni in una settimana?

2. Che cosa si intende per porosità?

7. UN PO’ DI CALCOLI Il Po ha una portata media alla foce di 1540 m³/s d’acqua e il Rio delle Amazzoni di circa 219 000 m³/s. In quanti giorni il Po trasporta la stessa

8. OSSERVA E RIFLETTI Las Vegas sorge nelle vicinanze del Lago Mead negli Stati Uniti. Osserva il grafico che schematizza i livelli del Lago Mead presso la diga Hoover (A) e le due immagini satellitari del 2000 (B) e del 2015 (C). Sapresti individuare qual è il problema della città? Fai una ricerca su Internet per individuare quali possano essere stati i fattori che hanno determinato questa situazione e quali conseguenze potrebbe avere.

2000

2015

3. Da che cosa dipende la proporzione tra acqua di scorrimento e acqua di infiltrazione? 4. Che differenza c’è tra falda freatica e falda artesiana? 5. Quali processi geologici generano i laghi glaciali? 6. Qual è la differenza fra fiume e torrente?

2016 2014 2012 2010 2008 2006 2004 2002 2000 275

282

289 296

303

310

317

324

331

338

345 352

359

elevazione in metri sul livello del mare

144

3 Il rischio idrogeologico: alluvioni e frane

Il rischio idrogeologico: alluvioni e frane

La circolazione delle acque continentali, benché segua periodicità stagionali, è fortemente influenzata da frequenza e intensità delle precipitazioni. Periodi di precipitazioni intense possono dar luogo a disastri naturali come le alluvioni e i fenomeni franosi.

■■

EDUCAZIONE CIVICA AGENDA 2030

Le alluvioni

La tipologia di disastro naturale più evidentemente associata alla circolazione delle acque continentali è costituita dalle alluvioni. Le alluvioni sono apporti eccessivi di acqua su terreni solitamente asciutti, che ne provocano l’allagamento temporaneo. Le alluvioni sono tra i disastri naturali più frequenti [▶ Figura 14], che provocano più vittime e che generano i più elevati danni economici [▶ Figura 15]. In casi eccezionali, come avvenne per esempio in Cina nel 1887 e ancora nel 1931, possono causare anche milioni di morti. Data l’origine delle acque continentali, la causa prima delle alluvioni sono le precipitazioni e in particolare i periodi in cui sono intense e continue. Se le precipitazioni sono certamente la causa scatenante, uno studio accurato dei fattori predisponenti può essere di grande aiuto nella valutazione e nella mitigazione del rischio. Le cause naturali che predispongono un territorio alle alluvioni, rendendole più probabili, comprendono una serie di fattori morfologici e geo-

◀ Figura 14 254 347 378 405

563

4% 5%

43%

5% 6% 8%

28%

3148

alluvioni uragani terremoti temperature estreme frane siccità incendi eruzioni vulcaniche

Numero e percentuali di catastrofi naturali nel mondo per tipo di disastro (1998-2017). Le alluvioni producono i maggiori danni in termini di perdita di vite umane e di danno economico.

2049

logici. In primo luogo le forme del rilievo. Le aree pianeggianti sono di per sé predisposte ad accogliere le acque delle aree rilevate; in particolare le valli a fondo piatto circondate da alti monti, come la Valtellina o la valle dell’Adige, sono particolarmente suscettibili alle alluvioni [▶ Figura 16]. In secondo luogo, la conformazione geologica gioca un ruolo fondamentale, in quanto determina l’estensione del bacino idrogeologico e il tempo di ritardo. Il tempo di ritardo è l’intervallo di tempo che intercorre tra il momento di massima intensità delle piogge e il momento di massima piena. In aree caratterizzate da rocce e terreni impermeabili, l’acqua piovana tende a muoversi in superficie per ruscellamento e raggiunge rapidamente l’alveo di fiumi o torrenti. Dove la permeabilità è maggiore,

▲ Figura 15

▲ Figura 16

Una strada di Jiujiang, Cina, allagata durante l’alluvione del 19 giugno 2016. Benché non causino più i milioni di morti del passato, le alluvioni provocano in Cina ancora danni ingenti.

La Valtellina è fortemente soggetta ad alluvioni a causa della sua conformazione, con un fondovalle piatto circondato da alti monti.

145

UNITÀ 6 LA MAPPA DELL’ACQUA

Aree inondabili da piene caratterizzate da tempi di ritorno di 500 anni. Aree inondabili da piene caratterizzate da tempi di ritorno di 200 anni.

Posada

Aree inondabili da piene caratterizzate da tempi di ritorno di 100 anni. Aree inondabili da piene caratterizzate da tempi di ritorno di 50 anni.

Torpé Limite della zona alluvionata

l’acqua si muoverà prevalentemente nel sottosuolo, attraverso pori e fratture, con velocità molto più basse e, conseguentemente, elevati tempi di ritardo. Questi permettono di distribuire su tempi più lunghi l’ondata di piena che risulterà, conseguentemente, caratterizzata da portate inferiori. Tempi di ritardo brevi, viceversa, danno luogo a maggiori portate massime e quindi a maggiori altezze del livello delle acque nel fiume con probabilità elevate di tracimazioni dall’alveo e quindi di alluvioni. Il ruolo del fattore antropico nel rischio da alluvioni è determinante. Tra i fattori antropici che contribuiscono a incrementarlo ricordiamo l’impermeabilizzazione dei suoli conseguente alla cementificazione diffusa, problema particolarmente importante nel nostro Paese, e l’utilizzo intensivo di territori soggetti a elevato rischio da alluvioni, come le aree pianeggianti adiacenti ai fiumi. La mitigazione del rischio può essere effettuata intervenendo su tutti e tre i parametri della formula del rischio: valore, vulnerabilità e pericolosità. Gli interventi maggiori devono riguardare il valore esposto. Le aree alluvionabili possono infatti essere delimitate con buona precisione dai geologi, che sono in grado di disegnare mappe precise [▶ Figura 17]. Sarà quindi necessario impedire l’utilizzo, soprattutto residenziale, di tali aree, diminuendone perciò il valore. Nel recente passato purtroppo ciò è accaduto di rado, anche perché le aree alluvionabili sono spesso poste in terreni di facile costruzione, pianeggianti e prossimi ai corsi d’acqua. La vulnerabilità può essere mitigata con la costruzione di argini e altre protezioni e con la predisposizione di piani di evacuazione.

146

La pericolosità, infine, può essere ridotta in primo luogo invertendo l’attuale trend di cementificazione e quindi di impermeabilizzazione dei suoli. Si può inoltre intervenire sui bacini idrografici con sistemazioni dei versanti e barriere al deflusso dei torrenti e dei fiumi, in modo da aumentare il tempo di ritardo. L’Italia è un Paese ad altissimo rischio alluvioni. Eventi catastrofici, con danni elevatissimi e vittime si ripetono con frequenza e in diverse aree del nostro territorio [▶ Tabella 2].

▲ Figura 17 Carta della pericolosità da alluvione di un tratto del fiume Posada, Sardegna nordorientale. La linea rossa indica il limite della zona alluvionata nel novembre 2013 e mostra una buona corrispondenza con le aree inondabili previste.

Tabella 2 Le 10 maggiori alluvioni per numero di vittime in Italia dal 1950 Mese e anno

Località

Regione

Vittime

Novembre 1951

Polesine

Veneto

Ottobre 1953

Reggio Calabria

Calabria

Ottobre 1954

Salerno

Campania

318

Novembre 1966

Firenze

Toscana

Novembre 1968

Biellese e Astigiano

Piemonte

Ottobre 1970

Genova

Liguria

Luglio 1987

Valtellina

Lombardia

Novembre 1994

Astigiano e Alessandrino

Piemonte

Ottobre 2000

Piemonte

Ottobre 2009

Messinese

Sicilia

3 Il rischio idrogeologico: alluvioni e frane

APPROFONDIMENTO

Rischio alluvione: come proteggersi A originare un’alluvione sono prevalentemente piogge abbondanti o prolungate. Le precipitazioni, infatti, possono avere effetti significativi sulla portata di fiumi, torrenti, canali e reti fognarie. L’incapacità di contenere l’acqua piovana in eccesso può determinare allagamenti. In generale, forti precipitazioni hanno effetti più gravi nei centri urbani. Non solo per la concentrazione di persone, strutture e infrastrutture, ma perché qui spesso il territorio è stato modificato senza rispettarne gli equilibri. In Italia il rischio alluvione è molto diffuso. Si sono verificate alluvioni che hanno interessato ampie aree densamente popolate, come quella dell’Arno del 1966 [▶ Figura A], con gravi conseguenze per le persone e per il tessuto socio-economico. Questo tipo di evento si può sviluppare nell’arco di tempo di alcuni giorni. Si sono anche registrate alluvioni che hanno colpito, per effetto di precipitazioni particolarmente intense, localizzate e difficilmente prevedibili, bacini idrografici di piccole dimensioni, come per esempio in Liguria, in particolare con gli eventi di ottobre e novembre 2011 e 2014, e in Calabria. Questo tipo di alluvione si caratterizza per una velocità maggiore. In questo caso, la piena si realizza nell’arco di qualche ora. Per proteggere un territorio dal rischio alluvione, si può agire nel medio e lungo termine, migliorando la prevenzione, mediante interventi sulle strutture di protezione dalla piena e anche attraverso i sistemi di allerta, ottimizzando i piani d’emergenza e effettuando prove periodiche d’evacuazione. In Italia il sistema di allerta è distribuito sul territorio tramite la rete dei Centri funzionali, coordinata al centro dal Dipartimento della Protezione Civile e decentrata localmente presso le Regioni e le Province autonome. Ogni giorno la rete dei Centri funzionali elabora previsioni meteo focalizzate sui fenomeni che possono determinare situazioni di pericolo per la popolazione. Inoltre ciascun centro funzionale raccoglie dati in tempo reale sui vari fenomeni meteorologici in corso, monitorando e sorvegliando specifiche soglie di attenzione prestabilite. Ciò permette di valutare gli effetti possibili sulle persone e sulle cose in un determinato territorio e in una data finestra temporale. I Centri funzionali elaborano, mediante dei modelli matematici, i dati raccolti e producono possibili scenari di pericolosità meteo e, successivamente, di rischio (idrogeologico) secondo vari gradi di probabilità. Queste valutazioni confluiscono in bollettini, allerte e avvisi, emessi dalle Regioni e dalle Province autonome, che permettono ai Comuni e alle Prefetture di conoscere le possibili evoluzioni dei fenomeni in corso e quali situazioni critiche possano essere attese sul territorio di rispettiva competenza. Ciascun Comune interessato deve a quel punto applicare il proprio Piano di emergenza, che include tutte le misure che consentono la tutela dei cittadini e del territorio. Tutti i dati raccolti, gli scenari di criticità meteo-idrogeologiche e idrauliche elaborati e le comunicazioni diffuse confluiscono presso il Centro funzionale centrale che opera nella sede operativa del Dipartimento della Protezione Civile. In questo modo il Dipartimento,

EDUCAZIONE CIVICA AGENDA 2030 coordinandosi con le Regioni, mette in atto misure per il buon funzionamento del Sistema di allertamento nazionale. Quando, per qualsiasi motivo, un centro funzionale decentrato non è attivo, anche solo temporaneamente, il Centro funzionale centrale svolge tutti i compiti operativi a esso assegnati, sulla base del principio generale di sussidiarietà che prevede il subentro della funzione centrale quando la funzione locale ne sia impedita. Ricorda che:

•• se vivi in territori che storicamente hanno subito alluvioni devi tener presente che, purtroppo, tali fenomeni naturali possono ancora ripetersi e, talvolta, con limitata prevedibilità;

•• alcuni luoghi sono più a rischio per le persone di altri, come per esempio le cantine, i locali seminterrati e tutto ciò che si trova a piano terra. All’aperto invece sono a rischio i sottopassi, le zone vicino ad arginature e ponti e le strade in forte pendenza;

•• la pressione esercitata dall’acqua durante il suo passaggio può danneggiare strutture portanti determinando crolli di argini, edifici e ponti.

Per dare un contributo fattivo alla mitigazione del rischio alluvione è importante che ciascun cittadino conosca e segua i comportamenti corretti in caso di allerta, durante un’alluvione e subito dopo, per esempio partecipando alle periodiche iniziative formative che si svolgono sul territorio. Anche la condivisione delle informazioni sulla situazione e sui comportamenti è importante: ciascuno può contribuire a salvare vite umane.

▲ Figura A L’alluvione di Firenze del 1966: l’acqua inonda la piazza che si trova di fronte alla Basilica di Santa Croce.

147

UNITÀ 6 LA MAPPA DELL’ACQUA

■■Le frane Il legame tra le frane e le variazioni nella circolazione delle acque continentali è meno diretto che nel caso delle alluvioni e dipende principalmente dalle acque sotterranee. Le frane sono distacchi di materiali rocciosi o di terreni sciolti che si muovono rapidamente verso valle in blocco. Il legame tra le piogge e le frane, in particolare quelle di maggiori dimensioni, è forte, tanto che le frane, spesso, accompagnano le alluvioni. Perché intense piogge possono innescare frane? Su un pendio, sotto l’effetto della forza di gravità, qualsiasi materiale ha la tendenza a muoversi verso il basso. Là dove le rocce sono intatte e solide o i terreni compatti, questi rimangono saldamente ancorati in una posizione stabile, ma quando il substrato roccioso o il terreno sciolto risultano essere poco coerenti tenderanno a recuperare un loro equilibrio, tramite il verificarsi di un movimento franoso. La forza di gravità e la presenza di un pendio e di rocce fratturate o terreni poco compatti sono dunque i principali fattori predisponenti l’innesco di frane. Le piogge ne sono invece, seppur indirettamente, la principale causa scatenante. Forti piogge possono, infatti, dar luogo a un repentino aumento del livello della falda, il quale è la causa diretta dell’innesco del movimento franoso. Il fenomeno va ricondotto al principio di Archimede, in base al quale un corpo immerso in un liquido riceve una spinta verso l’alto pari al peso dell’acqua spostata. Rocce e terreni dove è presente una falda si comportano come corpi immersi in un liquido e quindi all’aumentare del livello di falda si alleggeriscono. Di conseguenza diminuiscono le forze di attrito che ancorano la massa rocciosa o il terreno al pendio [▶ Figura 18]. A

frana di scivolamento

148

frana di colamento

Altri fattori che possono predisporre all’innesco di frane sono il tipo di roccia interessata, il clima e la copertura vegetale. La franosità è maggiore su rocce molto fratturate e poco resistenti. Il clima, oltre a determinare la piovosità, può influire con le escursioni termiche sul grado di fratturazione della roccia. Infine, la vegetazione tende a stabilizzare i pendii, anche se le radici degli alberi possono contribuire a disgregare la roccia. Ai fattori naturali si aggiungono poi quelli antropici, come scavi e costruzioni che modificano il profilo e il carico sui versanti o il disboscamento. Tra i fattori scatenanti, oltre alle piogge intense, ricordiamo i terremoti e, lungo le coste alte, le mareggiate. In base alla modalità prevalente di movimento del corpo franoso, si distinguono le frane da scivolamento, i colamenti e i crolli [▶ Figura 19]. Le frane da scivolamento avvengono prevalentemente in rocce stratificate o fratturate, che scivolano verso valle lungo una superficie di debolezza. I colamenti si verificano invece in terreni sciolti, spesso di natura argillosa o in ceneri vulcaniche. In questo caso l’intero corpo franoso può essere imbibito d’acqua e colare verso valle a velocità variabile e in più riprese. I crolli infine sono distacchi di materiale roccioso fratturato da pareti verticali o molto inclinate [▶ Figura 20]. Riprendendo la formula del rischio, facciamo alcune considerazioni sulla mitigazione del rischio

CAPIRE LE PAROLE Frana deriva dal latino frangere, rompere. In senso lato la parola può essere sinonimo di crollo o rovina, e, nel linguaggio colloquiale, è spesso riferita a chi provoca guai o disastri, in espressioni come «Quella persona è davvero una frana!».

▼ Figura 18 (A) Schema delle forze che agiscono su un blocco di roccia instabile su un pendio. L’innalzamento del livello della falda (B) produce una spinta di Archimede verso l’alto che alleggerisce il blocco e tende a farlo scivolare.

livello dell’acqua di falda

forza peso blocco instabile

spinta di Archimede blocco instabile forza peso

frana di crollo

◀ Figura 19 Rappresentazione dei tipi di frane: (A) scivolamento, (B) colamento, (C) crollo.

3 Il rischio idrogeologico: alluvioni e frane

frane. Le frane sono fenomeni che possono essere controllati, almeno parzialmente, per cui è possibile intervenire sulla pericolosità. Sarà quindi in primo luogo indispensabile limitare gli interventi antropici che, favorendo l’innesco delle frane, possono aumentare la pericolosità. Si può anche diminuire la pericolosità di frane naturali intervenendo con muri di sostegno o ancoraggi [▶ Figura 21]. L’intervento più efficace, però, soprattutto per frane profonde, che non consentono ancoraggi adeguati, consiste in drenaggi che diminuiscono il contenuto di acqua della frana.

In secondo luogo si può intervenire sul valore. In questo caso geologi esperti dovranno redigere delle carte del rischio frana e le amministrazioni, a vari livelli, predisporre piani di governo del territorio che limitino o vietino l’utilizzo delle aree a rischio. Infine, gli interventi sulla vulnerabilità sono complessi e di difficile applicazione, data l’elevata distruttività delle frane. La principale tipologia consiste in azioni di protezione civile che portino a tempestive evacuazioni di aree a rischio quando una serie di indicatori, in primo luogo piogge intense, indichino un significativo aumento del rischio di innesco di frane.

▼ Figura 21 Intervento di messa in sicurezza di una frana: l’opera è finalizzata al contenimento della parete e ne impedisce il franamento.

Il tirante rinforza il muro di contenimento.

Il muro di contenimento impedisce il franamento.

▲ Figura 20 La frana del Monte Zandila del 1987 in Valtellina, è stata associata a intense piogge.

Il substrato roccioso permette l’ancoraggio del tirante.

PRIMA DI PROSEGUIRE 1. Che cos’è un’alluvione e qual è la sua causa primaria? 2. Che cos’è il tempo di ritardo e da che cosa è influenzato? 3. Quali fattori antropici hanno un ruolo determinante nel rischio alluvioni? 4. Quali sono i principali fattori predisponenti di una frana e quali le cause scatenanti?

pericolosità da frane molto elevata elevata media moderata aree di attenzione

5. Perché la spinta di Archimede contribuisce all’innesco di un movimento franoso? 6. Com’è possibile intervenire per diminuire la pericolosità di frane naturali? 7. LEGGI L’IMMAGINE Osserva la figura che rappresenta la mappa di pericolosità da frane in Italia e rispondi alle domande. a. L’Italia è un Paese esposto o immune al rischio frane? b. In quali zone la pericolosità da frane è maggiore? c. Quale relazione c’è tra frane e conformazione del territorio? Per rispondere alla domanda osserva una carta fisica dell’Italia.

149

UNITÀ 6 LA MAPPA DELL’ACQUA

Le acque marine

Nel paragrafo 2 abbiamo visto come l’acqua liquida, priva di forma propria, tenda a fluire verso il basso. Essa quindi, spinta dalla forza di gravità, occupa le depressioni presenti sulla superficie terrestre, dove forma grandi masse liquide. Benché queste masse costituiscano un unico volume continuo, la presenza di barriere geografiche ha portato tradizionalmente a suddividerlo in oceani e mari. Gli oceani presenti sulla Terra sono separati da grandi masse continentali e comunicano attraverso passaggi relativamente stretti. Ognuno di essi comprende diversi mari, i quali sono porzioni di oceani parzialmente circondate da terre emerse. Alcuni mari, quali il Mediterraneo o il Mar del Giappone, sono quasi completamente circondati da terre emerse e comunicano con i rispettivi oceani solo attraverso varchi ridotti: gli stretti; altri, come il Mare di Bering o il Mare Caraibico, sono separati dai rispettivi oceani solo da una catena di isole con ampi varchi. Le acque marine (termine con il quale si comprendono le acque presenti sia nei mari sia negli oceani) costituiscono di gran lunga la riserva d’acqua più abbondante del nostro pianeta. A differenza delle acque continentali, esse sono per la quasi totalità liquide. Solamente una piccolissima frazione delle acque marine congela nelle regioni polari. Infatti, grazie alla sua minore densità, il ghiaccio galleggia e forma nei mari artici e antartici una co-

pertura che isola dalle basse temperature dell’aria l’acqua sottostante, impedendone il congelamento. Quantità più significative di acqua liquida sono rimosse dai mari dall’evaporazione, che costituisce la fonte primaria delle acque continentali, e dall’intrappolamento dell’acqua nei minerali che formano le rocce dei fondali marini. L’acqua rimossa dai mari viene compensata, in un equilibrio dinamico il cui bilancio può variare nel tempo, dall’apporto di acqua dai continenti e dalle piogge.

■■Proprietà chimiche e fisiche Le acque liquide marine si differenziano notevolmente dalle acque liquide continentali per caratteristiche sia chimiche sia fisiche. L’enorme volume, la continuità e la minore interazione con le rocce caratterizzano le prime rispetto alle seconde. La più evidente proprietà chimica delle acque marine è la loro elevata salinità che le rende non potabili per gli esseri umani. La salinità misura la quantità di sali presenti nell’acqua ed è solitamente espressa in g/L o parti per mille (‰) di soluzione. La salinità delle acque marine, pari in media a 35 g/L, dipende dall’apporto di sali portati dai corsi d’acqua, dall’evaporazione dell’acqua marina e dalla rimozio-

APPROFONDIMENTO

Il grande Oceano Australe La suddivisione delle acque marine nei tre grandi oceani Atlantico, Pacifico e Indiano risente della visione fornita dai mappamondi, che non mette in risalto la connessione tra questi tre oceani nelle acque che circondano l’Antartide. Osservando una carta centrata sul Polo sud si nota che il continente antartico è circondato da un unico grande oceano. Esso è stato ufficialmente riconosciuto dall’IHO (International Hydrographic Organization) nel 2002 e denominato grande Oceano Australe [▶ Figura A].

150

Questo comprende convenzionalmente tutte le acque marine poste a sud del 60° parallelo meridionale, ha una superficie di 20 728 000 km2 ed è caratterizzato da forti venti e correnti, che non trovano ostacoli costituiti da masse continentali nella loro circolazione attorno all’Antartide. Anche il Mare Glaciale Artico è oggi riconosciuto come oceano, a causa delle sue dimensioni (14 060 000 km2) e delle ridotte comunicazioni con l’Oceano Pacifico e quello Atlantico, per cui il numero totale di oceani oggi riconosciuto dalla comunità scientifica è di cinque.

▲ Figura A Estensione dell’Oceano Australe.

4 Le acque marine

GUARDA! – 40 – 38 – 37 – 36 salinità superficiale degli oceani (g/kg)

– 35.5 – 35

VIDEO La salinità dell’acqua marina

– 34.5 – 34 – 33 – 32 – 30

Mappa della salinità media dei mari.

La temperatura del mare in superficie varia notevolmente in funzione della latitudine e della stagione, mentre è poco influenzata dall’alternanza tra il dì e la notte. In profondità la temperatura dell’acqua marina diminuisce rapidamente, dato che la radiazione infrarossa solare che la scalda in superficie ha una bassa capacità di penetrazione. In particolare tra i 200 e i 1000 m di profondità si trova uno strato, detto termoclino, dove la temperatura cala rapidamente con la profondità, raggiungendo alla sua base valori attorno ai 4 °C. Aumentando ancora la profondità, il calo di temperatura è minimo tanto che sui fondali, anche a migliaia di metri di profondità, l’acqua non giunge mai a congelare [▶ Figura 23]. Un’altra proprietà fisica importante, soprattutto per la vita marina, è la trasparenza dell’acqua, che determina la profondità a cui la luce riesce a penetrare e quindi anche la profondità massima a cui è possibile la fotosintesi. Si distinguono a tal proposito una zona fotica, illuminata, in genere fino a circa

0 500

temperatura (°C) 8 12 16

termoclino

1000 1500 profondità (m)

ne dei sali che vengono intrappolati nei sedimenti marini. La rimozione può avvenire per precipitazione chimica, cioè quel fenomeno per cui una sostanza disciolta in un liquido si separa dallo stesso sotto forma solida quando la sua concentrazione supera un valore critico detto soglia di saturazione. I sali possono inoltre essere rimossi per azione degli organismi marini, i quali li utilizzano per formare le loro parti scheletriche, che alla loro morte si accumulano sui fondali. Il risultato è una distribuzione disomogenea della salinità delle acque marine [▶ Figura 22]. La salinità è massima lungo i tropici a causa della forte evaporazione e della bassa piovosità, è minore in corrispondenza dell’Equatore, dove si ha alta evaporazione ma anche alta piovosità, e minima in corrispondenza delle zone polari, a causa alla bassissima evaporazione. I sali sono presenti nell’acqua sotto forma di ioni ed è solo a seguito della precipitazione che cristallizzano. Per esempio il cloruro di sodio, il comune sale da cucina, una volta disciolto in acqua si presenta come ioni Na+ e Cl–. Gli ioni più abbondanti nelle acque marine, quasi il 90% del totale, sono appunto Na+ e Cl– i quali, combinandosi durante la precipitazione, producono cristalli di salgemma (NaCl). Altri ioni presenti in quantità significativa sono Mg2+, Ca2+, CO32– e SO42–. Tra le proprietà chimiche dell’acqua marina va sottolineata anche la sua capacità di sciogliere i gas. L’ossigeno disciolto in acqua è essenziale per la respirazione degli organismi marini: dove esso non raggiunge la profondità, a causa della scarsa circolazione delle acque, i fondali sono quasi privi di vita. Anche il diossido di carbonio si scioglie nell’acqua e l’enorme volume delle acque marine permette di asportare quantità importanti di questo gas dall’atmosfera. Il diossido di carbonio disciolto nelle acque marine può poi essere eliminato dagli organismi viventi che lo utilizzano per produrre gusci di carbonato di calcio.

◀ Figura 22

2000

◀ Figura 23

2500

Andamento della temperatura con la profondità. Il termoclino, fra 200 e 1000 m di profondità, è caratterizzato da una rapida diminuzione della temperatura.

3000 3500 4000 4500

151

UNITÀ 6 LA MAPPA DELL’ACQUA

100 m di profondità, una zona disfotica, tra circa 100 e 200 m, dove non vi è ancora oscurità totale ma la luce non è sufficiente per la fotosintesi, e una zona afotica, oltre i 200 m, totalmente priva di luce. La pressione aumenta con la profondità a un ritmo costante di circa 10 000 Pa/m o 1 atm/10 m. La densità dipende invece da tre diversi fattori. Essa aumenta con la salinità, rendendo in generale le acque marine più dense delle acque continentali, e con la pressione, mentre diminuisce al crescere della temperatura. L’effetto combinato dell’aumento della pressione e della diminuzione della temperatura con la profondità fa sì che ci sia un sensibile aumento di densità con la profondità, aumento che è più rapido tra i 100 e i 200 m, zona che prende il nome di picnoclino.

Le correnti fluiscono su distanze anche di migliaia di kilometri e tendono a costituire dei percorsi anulari. Sono causate dalla variabilità, sia orizzontale sia verticale, dei parametri fisici e chimici dell’acqua. Dato che la principale forza che agisce sulla massa delle acque marine è la forza di gravità, la variazione della densità è la causa principale della formazione delle correnti. I grandi circuiti delle correnti oceaniche [▶ Figura 24] sono determinati dalla diminuzione di temperatura e quindi aumento di densità delle acque superficiali all’aumentare della latitudine. Il movimento, benché governato dalla forza di gravità, è prevalentemente orizzontale, a causa dell’enorme estensione degli oceani rispetto alla loro profondità. Le calde acque equatoriali si spostano verso le alte latitudini, mentre le fredde acque polari si spostano verso l’Equatore. Questi spostamenti prendono una forma anulare, con moto orario nell’emisfero settentrionale e moto antiorario in quello meridionale, a causa della rotazione terrestre che produce una forza deviante, la forza di Coriolis, verso destra nell’emisfero nord e verso sinistra nell’emisfero sud. La famosa corrente del Golfo dell’Oceano Atlantico settentrionale è formata dalle acque calde dei Caraibi che si spostano verso nord deviando verso destra. Essa, quando raggiunge le coste dell’Europa settentrionale, produce

■■I moti delle acque marine: correnti, maree e onde

Le acque marine sono soggette a moti, alcuni costanti, altri periodici e altri, infine, occasionali. Le correnti marine sono moti costanti e direzionali di masse d’acqua con caratteristiche diverse (salinità, temperatura, densità) dalle acque circostanti.

corrente nord-atlantica

corrente del Labrador

c o r r e n te n o r d e q u

rr.

o l fo

corrente dei monsoni

el G

ato

rr e

d n te

- e qu

corrente Kuroshio

corrente nord-equatoriale

contro-corrente equatoriale

-equatoriale

corrente Oyashio

ia l

corrente della California

Corrente è il participio presente sostantivato del verbo correre, e indica in generale un flusso in movimento: può essere dunque d’acqua, d’aria o anche elettrica, cioè un flusso ordinato di cariche elettriche in un materiale conduttore. Per traslato, indica un movimento di idee o teorie: per es., il Barocco è una corrente artistica e letteraria, mentre all’interno di un partito o di un movimento possono esserci diverse correnti, cioè diversi indirizzi politici.

corrente della Groenlandia

Le correnti calde mitigano il clima delle aree costiere.

e su d rent

CAPIRE LE PAROLE

corrente del Brasile corrente di Humboldt

corrente sudequatoriale

corrente Agulhas corrente del Benguela

c o r r e n te c i r c u m p o l a r e a n t

corrente sud-equatoriale

corrente australiana orient.

a r tica

Le correnti fredde rendono il mare pescoso.

▲ Figura 24 Mappa schematica delle maggiori correnti oceaniche. Correnti calde (in rosso) e fredde (in

152

blu), costituiscono circuiti con l’effetto di trasferire calore dall’Equatore verso i poli. A causa della

forza di Coriolis questi circuiti hanno senso orario nell’emisfero nord e antiorario nell’emisfero sud.

4 Le acque marine

un importante effetto di mitigazione del clima. A causa della corrente del Golfo le isole britanniche hanno un clima più mite delle coste atlantiche del Canada poste a latitudini analoghe. Localmente le correnti possono essere determinate principalmente dalla diversa salinità delle acque. È il caso dello Stretto di Gibilterra, dove una corrente profonda porta le acque più salate, quindi più dense, del Mediterraneo verso l’Atlantico e una corrente superficiale porta le acque meno salate, quindi meno dense, dell’Atlantico verso il Mediterraneo [▶ Figura 25].

dalla Luna sulla Terra sia responsabile delle maree e governi la loro periodicità. L’azione delle maree è poco evidente in alto mare, dove l’altezza di marea è dell’ordine dei decimetri su distanze di migliaia di kilometri. L’effetto combinato della rotazione terrestre e della conformazione delle coste e dei fondali adiacenti può dar luogo a escursioni di marea, cioè differenze del livello del mare tra i momenti di picco dell’alta e della bassa marea anche di molti metri lungo le coste [▶ Figura 26]. In tali circostanze si possono anche generare correnti periodiche di marea 0 profondità (m)

Un altro moto che coinvolge tutta la Terra, ma che è particolarmente evidente per le acque marine, è costituito dalle maree. Le maree sono moti periodici che interessano l’intero volume delle acque marine e, in modo meno evidente, anche la porzione solida della Terra, dovuti al variare della forza gravitazionale nel sistema Sole-Terra-Luna.

afflusso

Sezione longitudinale dello Stretto di Gibilterra con il movimento delle correnti. Nel riquadro, la mappa dell’area dello Stretto di Gibilterra (largo solo 14 km) con la traccia della sezione.

deflusso

300 600

1000 Stretto di Gibilterra Oceano Atlantico

Abbiamo visto nell’Unità 3 come la combinazione dell’attrazione gravitazionale esercitata dal Sole e A

◀ Figura 25

Mediterraneo

◀ Figura 26

Due immagini della rocca di Mont Saint-Michel, in Normandia, durante l’alta (A) e la bassa marea (B).

APPROFONDIMENTO

La forza di Coriolis Supponiamo di trovarci sul bordo di una piattaforma circolare, con un nostro amico seduto nel centro della stessa. Facciamo rotolare una biglia nella sua direzione. La biglia si muoverà in linea retta raggiungendo il nostro amico. Mettiamo ora in rotazione la piattaforma, in senso antiorario vista dall’alto. Se lanciamo ancora la biglia verso il nostro amico, essa tende a deviare verso la nostra destra. Se ora il nostro amico ci rilancia la biglia, noteremo che devia verso la nostra sinistra. La forza che sembra deviare la biglia è chiamata forza di Coriolis ed è una forza apparente [▶ Figura A]. In effetti la

biglia, vista da un osservatore esterno, appare muoversi in linea retta: è la piattaforma che ruota sotto di essa. La Terra si comporta come la piattaforma rotante. Gli oggetti che si muovono dall’Equatore ai poli tenderanno a deviare verso est, mentre quelli che si muovono dai poli verso l’Equatore devieranno verso ovest. Nell’emisfero australe accade l’opposto.

▶ Figura A La forza di Coriolis tende a far deviare le correnti oceaniche generando dei circuiti orari nell’emisfero boreale e antiorari nell’emisfero australe.

Terra in rotazione Polo nord

Oceano Atlantico

deviazione causata dalla forza di Coriolis

traiettoria se la Terra non ruotasse

153

UNITÀ 6 LA MAPPA DELL’ACQUA

molto intense e, a causa dell’attrito di tali correnti sui fondali, ritardi nei tempi di raggiungimento del massimo e del minimo di marea estremamente variabili a livello locale. I porti in zone di escursione di marea elevata possono essere del tutto inagibili in certi periodi della giornata, per cui diventa fondamentale la redazione di un calendario dei tempi e delle altezze di marea. In particolare, è molto utilizzata l’ora di porto, cioè il ritardo con il quale si raggiunge in un punto il massimo di marea rispetto al passaggio della Luna sulla verticale. Se il ritardo di marea è estremamente variabile, dipendendo dalla conformazione dei fondali e delle coste, il periodo delle maree è invece molto regolare. Le maree si ripetono ogni 12 ore e 25 minuti, periodo determinato dall’azione combinata del moto di rotazione terrestre e del moto di rivoluzione della Luna. Sono anche molto utili delle carte tematiche che riportino le linee cotidali, cioè le linee in mare che uniscono i punti con la stessa ora di porto. Le onde sono una tipologia di moto delle acque marine caratterizzata da una forte variabilità. Le onde sono un moto oscillatorio delle particelle di acqua limitato allo strato più superficiale del mare.

movimento dell’onda

Nonostante l’energia e la distruttività delle grandi tempeste marine, le onde, a differenza delle correnti, non producono significativi spostamenti delle masse d’acqua. Esse sono generate dal fluire del vento su ampi tratti di superficie marina. Il vento genera delle increspature a cui trasferisce parte della sua energia sotto forma di oscillazioni, che si propagano nella stessa direzione del vento [▶ Figura 27]. Queste prendono il nome di onde forzate. Dove il vento cessa ma l’onda continua a propagarsi, questa prende il nome di onda libera. La quantità di energia trasportata dalle onde, così come la loro ampiezza e la loro altezza, dipendono dalla velocità del vento, dalla sua durata e costanza, relativamente a direzione e intensità, e dall’entità della superficie marina coinvolta. Le onde possono propagarsi in mare su grandi distanze e con velocità dell’ordine dei kilometri orari e possono, nel loro tragitto, interferire con altre onde. In prossimità della costa che l’energia del moto oscillatorio delle onde si trasforma in energia di traslazione. Quando un’onda raggiunge zone di acque basse, con una profondità inferiore a metà della lunghezza d’onda, essa inizia a interferire con il fondale. L’attrito tra fondale e particelle d’acqua in moto oscillatorio porta, in un fondale che diviene via via meno profondo, all’accavallamento dell’onda in superficie, fino a produrre il frangente d’onda. moto delle particelle d’acqua

lunghezza d’onda altezza d’onda profondità

GUARDA!

VIDEO Il moto ondoso

◀ Figura 27 frangente

L’onda si genera a seguito del fluire del vento sulla superficie dell’acqua. Mentre l’energia può essere trasportata a grande distanza, il moto delle particelle d’acqua è limitato a una oscillazione circolare che si attenua con la profondità.

assenza di moto dovuto all’onda a profondità maggiore di metà della lunghezza d’onda

PRIMA DI PROSEGUIRE 1. Quali sono le cause della salinità delle acque del mare?

4. Che differenza c’è fra onde libere e onde forzate?

2. Da che cosa sono causati i grandi circuiti delle correnti oceaniche?

5. UN PO’ DI CALCOLI Il mare è una soluzione che contiene circa il 3,5% di sale in un litro di soluzione. Qual è la sua densità (dacqua = 1g / 1mL)?

3. Che cosa sono le maree? Da che cosa sono generate?

154

5 Le coste e il rischio tsunami

Le coste e il rischio tsunami

■■Le coste Le coste costituiscono l’interfaccia in cui si incontrano atmosfera, mare e terraferma. Questa condizione le rende un ambiente estremamente dinamico. Gli agenti che determinano questa dinamicità sono molteplici. In primo luogo le onde che, come abbiamo visto, trasferiscono l’energia del vento accumulata in mare aperto sulle coste. A queste si aggiungono, quali componenti marine, le maree e le correnti. Ulteriori importanti contributi sono forniti dai venti e dai fiumi. L’azione antropica, infine, è particolarmente intensa lungo le coste. Gli elementi caratteristici della morfologia costiera derivano dall’interazione di tutti i fattori coinvolti. Tra questi quello che maggiormente caratterizza le coste è la spiaggia. Le spiaggia è un’area costiera costituita da accumuli di materiale sciolto, prevalentemente sabbioso e ghiaioso. Le spiagge si formano per l’azione combinata delle onde, delle correnti e del vento sui materiali solidi presenti lungo la costa. Anche l’escursione di marea, dove è elevata, influisce significativamente sulla conformazione delle spiagge. L’azione delle cor-

berma

spiaggia sommersa

zona di transizione

renti prevale nella porzione di spiaggia sommersa e quella delle onde nella zona di transizione, lungo la quale si abbattono i frangenti [▶ Figura 28]. Verso la terraferma, in corrispondenza di un gradino detto berma, si passa alla spiaggia emersa, che è raggiunta dalle onde solo in occasione di tempeste. Qui l’azione del vento è dominante e le forme più caratteristiche sono le dune costiere. In alcune aree costiere pianeggianti a elevata escursione di marea, questa provoca uno spostamento quotidiano della linea di costa che può essere anche di diversi kilometri. Un esempio ben noto è quello delle coste della Normandia, in Francia, dove la rocca di Mont Saint-Michel si trasforma con l’alta marea in un’isola (rivedi la figura 26). In queste condizioni la zona di transizione della spiaggia si espande fino a diventare una piana di marea. I delta sono forme di accumulo di depositi alla foce dei fiumi con caratteristica forma triangolare. In corrispondenza dei delta il fiume si suddivide in rami che raggiungono il mare indipendentemente [▶ Figura 29]. Gli estuari sono foci a imbuto senza suddivisione del fiume in rami, che si formano quando i sedimenti che raggiungono il mare sono allontanati dall’azione del moto ondoso e delle maree.

EDUCAZIONE CIVICA AGENDA 2030

CAPIRE LE PAROLE Delta è la quarta lettera dell’alfabeto greco, che, in maiuscolo, ha la forma di un triangolo (D).

dune

spiaggia emersa

▲ Figura 28

▲ Figura 29

Le diverse zone di una spiaggia.

Veduta da satellite del delta del fiume Nilo in Egitto.

155

UNITÀ 6 LA MAPPA DELL’ACQUA

Le coste sono un ambiente favorevole all’insediamento umano, grazie alle risorse che il mare fornisce in termini di pesca, ma soprattutto di facilità di trasporti e quindi di commercio: basti pensare alle repubbliche marinare dell’Italia medioevale. A questi vantaggi si è aggiunto in tempi recenti il turismo balneare, soprattutto nelle aree a clima temperato o caldo. Per questi motivi le coste sono caratterizzate da elevate densità di popolazione e alti tassi di crescita della stessa. Si stima che il 23% della popolazione mondiale viva a meno di 100 km dalla costa. In Italia la concentrazione della popolazione nelle aree costiere è molto alta. I comuni litoranei coprono circa il 14% della superficie nazionale, ma ospitano il 28% della popolazione [▶ Figura 30].

■■Il rischio tsunami Le aree costiere hanno visto in tempi recenti alcune tra le maggiori catastrofi naturali per numero di vittime, legate al fenomeno noto con il nome di tsunami. Uno tsunami è un’onda o una serie di onde anomale causate da un improvviso dislocamento verticale di una massa d’acqua. A differenza delle onde generate dai venti, le quali interessano solo la porzione più superficiale del mare, le onde di tsunami coinvolgono l’intera massa d’acqua, dal fondale alla superficie, e per questo motivo trasportano grandi quantità di energia. Esse sono caratterizzate da lunghezze d’onda elevatissime, che possono facilmente superare i 100 km, ma da altezze modeste, che, in mare aperto, possono essere di soli pochi decimetri. Ciò fa sì che le navi al largo non avvertano il passaggio di un’onda di tsunami. D’altra parte, quando si avvicina alla costa, l’onda di tsunami concentra l’energia presente negli oltre 100 km di lunghezza d’onda, producendo frangenti che possono essere alti da diversi metri, fino a decine di metri [▶ Figura 31]. La capacità distruttiva di questi frangenti d’onda è enorme e si abbatte su territori che, come abbiamo visto, sono spesso fortemente popolati e con densità in rapido aumento. La maggior parte degli tsunami è causata da terremoti sottomarini che producono dislocazioni sul fondale, le quali, a loro volta, generano un’onda che raggiunge la superficie e da qui si propaga come onda di tsunami. I terremoti non sono però l’unica causa che può produrre tsunami. Eruzioni vulcaniche e frane sottomarine possono anch’esse provocare tsunami.

156

La mitigazione del rischio tsunami prevede interventi concentrati sulla riduzione della vulnerabilità. È infatti impossibile intervenire sulla pericolosità, dato che le cause scatenanti non sono controllabili, e sul valore, data l’inevitabile concentrazione degli insediamenti lungo le coste. Gli interventi sulla vulnerabilità possono essere d’altra parte estremamente efficaci. Le onde di tsunami viaggiano a velocità molto elevate, anche di centinaia di km/h, e coprono distanze enormi, anche interi oceani. Esse raggiungono le coste in tempi che variano da alcuni minuti, per le zone prossime al punto di innesco, a molte ore per le aree più lontane [▶ Figura 32]. Il territorio colpito è enormemente esteso, potendo interessare un intero oceano, ma gli effetti sono circoscritti alla costa e all’immediato retroterra pianeggiante. Qualsiasi modesto rilievo nell’entroterra e, spesso, anche i piani alti di edifici in calcestruzzo possono costituire dei rifugi a proV = 700 km/h circa

lunghezza

▲ Figura 30 La costa laziale presso Santa Marinella. Si nota la grande quantità di costruzioni lungo il litorale.

GUARDA!

VIDEO Tsunami provocati dai vulcani

V<80 km/h livello medio del mare

altezza mare basso

mare profondo

▲ Figura 31 Avvicinandosi alla costa l’onda di tsunami diminuisce la sua lunghezza d’onda ma aumenta la sua altezza, fino a produrre sulla costa frangenti alti anche più di 10 m. (L’inclinazione del pendio è fortemente esagerata rispetto a quella reale.)

5 Le coste e il rischio tsunami

va di tsunami, raggiungibili in pochi minuti. La mitigazione del rischio tsunami si fonda perciò sulla costruzione di reti di monitoraggio estese a interi oceani. Queste reti si basano sulla collocazione in mare aperto di boe dotate di sensori in grado di registrare e trasmettere in tempo reale, via satellite,

altezza, lunghezza e velocità di propagazione delle onde. Le reti di monitoraggio consentono di diramare l’allarme in modo tempestivo, così da permettere alle popolazioni costiere, informate su come raggiungere le aree sicure, di mettersi in salvo rapidamente [▶ Figura 33].

◀ Figura 32

▲ Figura 33

Carta dei tempi di arrivo in ore delle onde dello tsunami che investì l’Atlantico il 1 novembre 1755. L’area più colpita fu la costa del Portogallo dove si stima che le vittime furono circa il 30% della popolazione.

Un cartello sulla costa canadese, presso Vancouver, mette in guardia dal pericolo tsunami e spiega che in caso di terremoto bisogna spostarsi in una zona più elevata o interna.

PRIMA DI PROSEGUIRE 1. Che cos’è il delta di un fiume? E l’estuario?

acque basse. Sapendo che l’onda percorre 2800 km in acque profonde e 2 km in acque basse, prima di abbattersi sulla costa, calcola di quanto tempo si dispone per mettersi in salvo dall’istante in cui si è generato lo tsunami.

2. Perché le coste sono un ambiente favorevole all’insediamento umano? 3. Che cos’è uno tsunami? 5. UN PO’ DI CALCOLI La velocità iniziale di un’onda di tsunami è di 700 km/h in acque profonde e di 80 km/h in

6. LEGGI L’IMMAGINE Osserva le figure e riconosci se si tratta di foci a delta o a estuario; per ciascuna ipotizza se si trova in un mare aperto o chiuso. Fai una ricerca in Internet per verificare le tue ipotesi.

4. Come si può mitigare il rischio tsunami?

Fiume Lena

Fiume Betsiboka

Fiume Geba

Fiume Yukon

157

UNITÀ 6 LA MAPPA DELL’ACQUA

L’acqua solida: neve e ghiaccio

L’acqua sulla superficie della Terra può trovarsi allo stato solido se la temperatura scende sotto gli 0 °C. Il calore latente di fusione di una sostanza è la quantità di calore che dobbiamo fornire a 1 kg della sostanza per farla passare da solida a liquida; durante il passaggio di stato la temperatura si mantiene costante. Il ghiaccio ha un elevato calore latente di fusione, pari a 333,5 J/g. Poiché il ghiaccio è un cattivo conduttore di calore la sua fusione avviene molto lentamente anche a temperature ben superiori al punto di fusione. Questo fenomeno permetteva, nelle epoche precedenti l’invenzione del frigorifero, di conservare il ghiaccio e con esso gli alimenti anche per tutta l’estate, in appositi edifici detti ghiacciaie [▶ Figura 34]. In natura il ghiaccio può formarsi dove la temperatura, nei cicli giornalieri e stagionali, scende al di sotto di 0 °C. Una temperatura stabilmente al di sotto di tale valore si registra solo nell’entroterra dell’Antartide e sulle cime dei monti più alti [▶ Figura 35]. In un’ampia A

gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic

temperatura (°C)

-10 -20 -30

-50

fascia, che comprende le zone polari e quelle temperate e che si estende in alta montagna anche a quelle tropicali ed equatoriali, si alternano in cicli giornalieri e stagionali temperature superiori e inferiori a quella di congelamento dell’acqua. Qui l’equilibrio tra acqua solida e liquida è dinamico, continuando ad avvicendarsi fasi di solidificazione e di fusione. Il ghiaccio può prodursi per solidificazione dell’acqua liquida presente sulla superficie terrestre o attraverso la formazione di neve nell’atmosfera.

La neve si forma per brinamento del vapore acqueo che passa direttamente dallo stato gassoso a quello solido in forma di nanocristalli di ghiaccio dalla caratteristica simmetria esagonale [▶ Figura 36].

-70 0

Interno di un’antica ghiacciaia.

■■La neve

-40

-60

◀ Figura 34

gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic

temperatura (°C)

-10 -20 -30 -40 -50 -60 -70

▲ Figura 35 Temperatura media mensile sulla cima del monte Everest (A) e alla base Vostok (B), nell’entroterra dell’Antartide.

158

◀ Figura 36 Microfotografia di un cristallo di ghiaccio. Si noti la simmetria esagonale.

6 L’acqua solida: neve e ghiaccio

I cristalli di neve tendono ad aggregarsi in fiocchi e a produrre precipitazioni nevose quando la temperatura rimane sotto gli 0 °C fino al suolo. La neve, a differenza della pioggia, non scorre rapidamente sul terreno né si infiltra nel sottosuolo e può accumularsi rapidamente coprendo tutta la superficie. A causa della sua elevata porosità, il manto nevoso può raggiungere rapidamente spessori notevoli, anche superiori al metro. Uno spessore di un metro di neve equivale infatti, come quantità di acqua, a circa 10 cm di pioggia. Il manto nevoso può fondere rapidamente se le temperature si innalzano sopra gli 0 °C, così come può persistere per giorni o anche settimane nei periodi invernali delle zone temperate, come in Italia [▶ Figura 37]. Se la temperatura resta sufficientemente bassa per la maggior parte dell’anno, la neve può accumularsi da una precipitazione all’altra. La linea che unisce le quote al di sopra delle quali non tutta la neve caduta d’inverno fonde in estate prende il nome di limite delle nevi perenni. Al di sopra di questo limite, la neve tende a compattarsi sotto il proprio peso e a trasformarsi lentamente in ghiaccio. È questa la sorgente di ghiaccio che alimenta i ghiacciai.

Contrariamente a quanto possa far pensare la loro natura solida, i ghiacciai sono corpi estremamente dinamici, legati a un precario equilibrio, che piccole variazioni delle condizioni climatiche possono facilmente perturbare, tanto che i ghiacciai sono considerati tra i migliori indicatori dei cambiamenti climatici. La caratteristica fondamentale del ghiaccio, che lo differenzia da un lato dall’acqua liquida e dall’altro dalle rocce solide, è che si comporta come un solido plastico e fortemente viscoso. Esso, spinto dalla forza di gravità, tende a muoversi len-

■■La banchisa e i ghiacciai I ghiacciai sono grandi masse di ghiaccio formatesi per accumulo di neve sulla terraferma. Sono tipici delle zone di alta montagna, ma all’aumentare della latitudine si possono trovare a quote sempre più basse e nelle aree polari possono raggiungere il mare [▶ Figura 38]. Abbiamo già visto, parlando del mare nel paragrafo 4, come il ghiaccio nei mari artici può formare, per congelamento della porzione superficiale dell’acqua marina, una sottile copertura. Questa costituisce la banchisa.

▲ Figura 37 Il paese di Canazei, nelle Dolomiti, ricoperto dal manto nevoso.

La banchisa è un sottile strato di ghiaccio spesso pochi metri che si forma per congelamento delle acque marine nelle zone polari; può essere permanente come nel Mar Glaciale Artico o stagionale come nel Mar Baltico. Sui continenti il ghiaccio si forma per compattazione della neve. Inizialmente i fiocchi si adagiano al suolo formando uno strato di neve granulare. All’accumularsi dei fiocchi gli strati inferiori vengono compattati a creare il firn, uno strato di ghiaccio denso e compatto con porosità molto ridotta. L’ulteriore compattazione trasforma il firn in ghiaccio di ghiacciaio, privo o quasi di porosità.

▲ Figura 38 Un ghiacciaio raggiunge il mare nella Penisola Antartica.

159

UNITÀ 6 LA MAPPA DELL’ACQUA

tamente verso valle, in parte per scivolamento basale sul fondo roccioso e in parte per deformazione interna. Spostandosi verso valle il ghiacciaio raggiunge zone a temperatura più alta e quindi comincia a fondere nelle aree più basse, fenomeno che prende il nome di ablazione glaciale. La terminazione a valle del ghiacciaio è detta fronte glaciale [▶ Figura 39]. Nei ghiacciai che si gettano in mare o in laghi il fronte può essere costituito da una parete verticale, in corrispondenza della quale il ghiacciaio può perdere massa anche per crolli del fronte. La perdita di massa a valle è compensata dall’aggiunta di nuovo ghiaccio a seguito delle precipitazioni nevose a monte, nella zona di alimentazione. Se il bilancio di massa tra perdita a valle e aggiunta a monte è in equilibrio, il ghiacciaio mantiene la

zona di flusso plastico

dire

zi o n

e di

flus

sua conformazione, se prevale la perdita di massa si parla di ritiro del ghiacciaio, mentre se prevale l’aggiunta di avanzamento del ghiacciaio. L’area coperta dai ghiacci sui continenti cambia nel tempo al variare delle condizioni climatiche. Attualmente circa il 10% delle terre emerse sono coperte dai ghiacci, ma questo valore è in rapida diminuzione. Possiamo distinguere due tipologie di aree coperte dai ghiacci. I ghiacciai montani si collocano al di sopra del limite delle nevi perenni, ad altitudini che vanno oltre 4000 m nelle zone equatoriali e al livello del mare in prossimità dei circoli polari. I ghiacciai montani di tipo alpino presentano una zona di alimentazione ad alta quota, chiamata circo glaciale, che occupa una conca montana e una lingua glaciale che si estende verso valle [▶ Figura 40A].

zona di alimentazione

movimento totale in superficie

zona di ablazione

ghiaccio flusso plastico

fronte glaciale

scivolamento basale

▲ Figura 40 Il ghiacciaio Aletsch in Svizzera, di tipo alpino (A) e il ghiacciaio del Cirque de Gavarnie in Francia, di tipo pirenaico (B).

160

GUARDA!

VIDEO Il bilancio di massa glaciale

▼ Figura 39 Il movimento verso valle di un ghiacciaio è in parte dovuto a scivolamento basale sul substrato roccioso e in parte a deformazione plastica interna alla massa di ghiaccio.

6 L’acqua solida: neve e ghiaccio

◀ Figura 41 Veduta aerea di una parte della calotta glaciale della Groenlandia.

I ghiacciai montani di tipo pirenaico sono più piccoli e occupano unicamente conche ad alta quota senza estendersi a valle con lingue glaciali [▶ Figura 40B]. Alle alte latitudini, in presenza di estese aree emerse, i ghiacci possono coprire territori molto ampi: grandi isole o interi continenti. Si parla in questo caso di calotte glaciali o inlandsis. Attualmente esistono due grandi calotte glaciali, una, maggiore, che copre l’Antartide, e una, minore, che copre la Groenlandia [▶ Figura 41]. Esse contengono la maggior parte dell’acqua dolce del nostro pianeta. Durante le epoche glaciali le calotte si estendevano a territori molto più vasti, ricoprendo buona parte del Canada, dell’Europa settentrionale, della Siberia e della Patagonia [▶ Figura 42].

◀ Figura 42 La calotta glaciale che copriva l’Europa settentrionale durante l’ultima glaciazione, circa 20 000 anni fa.

area coperta dai ghiacci

PRIMA DI PROSEGUIRE 1. Qual è il fenomeno che origina la neve? 2. Che cosa si intende per limite delle nevi perenni?

7. LEGGI L’IMMAGINE Osserva la figura e deduci quale tipo di ghiacciaio è rappresentato. Motiva la tua risposta.

3. Quali sono gli elementi che costituiscono un ghiacciaio? 4. Quale differenza esiste tra banchisa e ghiacciaio? 5. UN PO’ DI CALCOLI In base al valore del calore latente di fusione del ghiaccio, quanti joule (J) sono necessari per far fondere 1 kg di ghiaccio? 6. UN PO’ DI CALCOLI Se un metro di neve corrisponde a 10 cm di pioggia, a quanti metri di neve corrispondono 12 cm di pioggia?

161

UNITÀ 6 LA MAPPA DELL’ACQUA

Il rischio valanghe

La neve, a differenza dell’acqua piovana, una volta raggiunto il suolo non scorre ma si accumula. In caso di precipitazioni nevose intense e di temperature che, permanendo al di sotto di 0 °C, ne impediscono la fusione, il manto nevoso può raggiungere spessori anche di diversi metri. La neve accumulata sui versanti montuosi si trova in condizioni di stabilità precaria che possono portare all’innesco di valanghe. Le valanghe sono franamenti della coltre nevosa che ricopre i pendii delle montagne. Le condizioni che determinano l’innesco di una valanga sono simili a quelle che provocano le frane, ovvero variazioni delle forze che agiscono sulla massa di neve. In particolare, la valanga si innesca quando l’intensità delle forze agenti, dovute al peso della massa di neve, supera l’intensità delle forze resistenti, dovute all’attrito tra la neve e il suolo. Le valanghe sono molto più frequenti delle frane per due motivi. In primo luogo l’accumulo rapido di neve modifica la forma del pendio rendendolo più instabile. In secondo luogo la neve è un materiale molto più instabile della roccia o dei terreni, a causa dei rapidi cambiamenti che può subire per compattazione o fusione. I fattori scatenanti che possono innescare una valanga sono molteplici. 1) L’intensità della precipitazione nevosa: le valanghe sono molto più frequenti dove l’accumulo supera il metro di spessore. 2) I venti: possono spostare la neve, accumulandola ulteriormente sui versanti sottovento. 3) I processi di compattazione della neve: modificano la forma dei cristalli, causando la diminuzione delle forze di attrito che ostacolano l’innesco di valanghe. 4) L’aumento della temperatura: sopra 0 °C dà luogo a un inizio di fusione che fa perdere coesione all’ammasso nevoso. Le valanghe possono esse innescate anche da terremoti. A volte perfino il peso di uno sciatore incauto, che si avventura in un fuoripista, può provocare valanghe. Altri elementi, detti fattori predisponenti, rendono alcune zone più soggette alle valanghe. Tra questi la pendenza del versante: se è bassa, i fattori scatenanti difficilmente saranno in grado di supe-

162

EDUCAZIONE CIVICA AGENDA 2030

rare le forze resistenti, se è troppo alta, la neve tenderà a non accumularsi. Un altro fattore rilevante è l’assenza di vegetazione. Gli alberi, soprattutto in boschi fitti, tendono ad ancorare fortemente la copertura nevosa al suolo e a impedire che si formino valanghe. Anche l’esposizione del versante è molto importante. Nei versanti esposti a sud la maggiore insolazione può favorire un aumento di temperatura, così come l’orientazione dei versanti rispetto ai venti può causare ulteriori accumuli di neve. Una volta innescata, la valanga scorre verso valle a notevole velocità, travolgendo, con la sua elevata capacità distruttiva tutto ciò che incontra, compresi gli edifici. Inoltre, nel suo movimento verso valle, essa si ingrandisce trascinando anche la copertura nevosa su cui scorre [▶ Figura 43]. L’Italia è un paese ad elevato rischio valanghe le quali provocano ogni anno numerose vittime [▶ Figura 44]. Una buona conoscenza dei fattori predisponenti e scatenanti è alla base della valutazione del rischio valanghe. È fondamentale mappare le zone a più alta probabilità di innesco, ma anche quelle maggiormen◀ Figura 43 Una valanga scorre ad alta velocità in una vallata alpina.

7 Il rischio valanghe

60 49

50 45

22 22

13 13 12

10 7

16 13

15 9

1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017

te soggette al passaggio delle valanghe. Queste infatti, una volta innescate, tendono a scorrere al fondo di solchi vallivi e canaloni sul versante montuoso. La prevenzione del rischio valanghe può essere molto efficace. È infatti possibile intervenire su tutti i parametri della formula del rischio. Il valore esposto può essere diminuito vietando l’utilizzo delle aree maggiormente soggette al passaggio di valanghe. Queste zone possono essere mappate con precisione, sono relativamente circoscritte e, in genere, interessano territori a bassa densità di insediamento umano. Lo sviluppo negli ultimi decenni del turismo invernale ha però provocato un forte aumento degli insediamenti, soprattutto nei comprensori sciistici, con conseguente aumento del rischio. Gli interventi sulla vulnerabilità consistono in primo luogo nella predisposizione di piani di evacuazione. Il rischio valanghe si concentra nei mesi invernali e a inizio primavera ed è strettamente connesso alle precipitazioni nevose. Nei territori soggetti a valanghe vengono emessi giornalmente dei bollettini della pericolosità, che permettono di gestire l’evacuazione. Altri interventi sulla vulnerabilità riguardano la costruzione di barriere paravalanghe e altre strutture in grado di rallentare le valanghe o di deviarne il percorso per proteggere gli insediamenti presenti a valle. Gli interventi sulla pericolosità possono essere particolarmente efficaci. Primo fra tutti il rimboschimento, che rende molto più stabile la neve accumulatasi sui versanti. Una funzione simile a quella degli alberi può essere ottenuta, soprattutto a quote elevate e su versanti rocciosi, dove non può svilupparsi il bosco, attraverso muretti, reti da neve, staccionate e rastrelliere, tutte strutture artificiali che favoriscono l’ancoraggio della neve [▶ Figura 45]. Le strade e le ferrovie possono, per brevi tratti particolarmente soggetti a valanghe, essere protette con gallerie artificiali. Infine è possibile intervenire con esplosivi per produrre piccole valanghe controllate prima che l’accumulo di neve raggiunga spessori elevati.

▲ Figura 44 Numero di vittime causate da valanghe in Italia dal 1986 al 2017.

◀ Figura 45 Il villaggio di Warth nelle Alpi austriache, protetto da staccionate paravalanghe sul versante a monte.

PRIMA DI PROSEGUIRE 1. Che cos’è una valanga? 2. Quali sono i principali fattori predisponenti di una valanga e quali quelli scatenanti? 3. Come si può diminuire la pericolosità nel caso di rischio valanghe? 4. UN PO’ DI CALCOLI Supponendo che la densità media della vegetazione su un versante alpino sia 0,1 piante/m 2 e sapendo che un ettaro corrisponde a 10 000 m2, nel caso di

una valanga che interessi 2,4 ettari, quanti esemplari di piante andrebbero distrutti mediamente? 5. RICERCARE INFORMAZIONI La valanga del 18 gennaio 2017 presso Rigopiano, in Abruzzo, distaccatasi da una cresta sovrastante, ha investito l’omonimo albergo, causando diverse vittime. Qual è tra i fattori scatenanti quello che a tuo parere ha innescato la valanga? E tra quelli predisponenti? Rispondi facendo una ricerca in Internet.

163

UNITÀ 6 LA MAPPA DELL’ACQUA

GUARDA!

Il ciclo dell’acqua

VIDEO Il ciclo dell’acqua

L’energia proveniente dal Sole e la facilità con cui l’acqua può cambiare stato fisico, sono i principali fattori responsabili del ciclo dell’acqua. Il ciclo dell’acqua è l’insieme dei processi che fanno circolare l’acqua in atmosfera, sulla superficie terrestre e in profondità al di sotto di essa. Una parte dell’acqua presente negli oceani (da considerarsi comprensivi dei mari) si trasferisce nell’atmosfera per evaporazione. Il calore necessario per questo processo è fornito dall’energia solare. Il vapore acqueo presente nell’atmosfera può essere spostato su grandi distanze dai venti, finché le variazioni delle condizioni di temperatura e pressione ne causano la condensazione e la precipitazione sotto forma di pioggia, neve o grandine. In questo modo, per effetto della forza di gravità, l’acqua si trasferisce nuovamente ai mari e agli oceani e, in parte, sui continenti. L’acqua che cade sui continenti tende, sempre per effetto della forza di gravità, a trasferirsi ancora verso i mari e gli oceani per scorrimento superficiale e sotterraneo. Come abbiamo già visto, questo spostamento è molto complesso e comprende il movimento dei ghiacciai, il ruscellamento, lo scorrere dei fiumi, il trasferimento dell’acqua nei laghi, l’infiltrazione e lo scorrimento sotterraneo nelle falde acquifere. La velocità con cui l’acqua torna al

precipitazioni sui continenti 110 000 Gt/annue

L’evapotraspirazione è il passaggio di acqua dal suolo all’atmosfera in forma di vapore, per l’effetto congiunto dell’evaporazione diretta dal terreno e della traspirazione attraverso le piante. Nonostante gli effetti evidenti sulla superficie del nostro pianeta, la quantità di acqua coinvolta nel movimento ciclico è in realtà molto ridotta rispetto alla quantità totale sulla Terra. Abbiamo già visto come circa il 97% dell’acqua sulla superficie terrestre si trovi negli oceani. Solo una minima frazione, circa 0,03%, evapora ogni anno ed entra nel ciclo dell’acqua [▶ Figura 46]. Inoltre, la maggior parte dell’acqua che evapora ricade direttamente in mare

Gt = gigatonnellate = 10 9 tonnellate

trasporto 40 000 Gt/annue

infiltrazione e scorrimento superficiale 70 000 Gt/annue

mare dipende, per l’acqua superficiale, dalla pendenza del terreno e, per l’acqua sotterranea, dalla permeabilità del sottosuolo. La velocità aumenta all’incremento di entrambi questi fattori. L’acqua può essere poi trattenuta a lungo sui continenti in forma solida nei ghiacciai e, in misura minore, nella neve. Tra i processi che interferiscono con il ritorno dell’acqua al mare vi è il suo utilizzo da parte degli organismi viventi, che sono in grado di assorbirla e di utilizzarla per le loro funzioni vitali prima di restituirla all’ambiente. Una parte dell’acqua presente sui continenti, inoltre, torna all’atmosfera senza raggiungere il mare a causa dell’evapotraspirazione.

evapotraspirazione 40 000 Gt/annue

atmosfera 170 000 Gt

precipitazioni sul mare 385 000 Gt/annue evaporazione 425 000 Gt/annue

oceani 1,35 # 10 9 Gt acque sotterranee 1,9 # 10 6 Gt

164

◀ Figura 46 Raffigurazione schematica quantitativa del ciclo dell’acqua. La quantità annua di acqua che evapora dagli oceani è pari a circa 0,03% di quella totale in essi contenuta.

8 Il ciclo dell’acqua

Tabella 3 Tempi di residenza dell’acqua nelle diverse porzioni del ciclo Porzione del ciclo dell’acqua

Tempo di residenza

Ghiacci antartici

20 000 anni

Oceani

3200 anni

Acque sotterranee

100-10 000 anni

Laghi

50-100 anni

Ghiacciai

20-100 anni

Fiumi

2-6 mesi

Copertura nevosa stagionale

2-6 mesi

Umidità del suolo

1-2 mesi

Atmosfera

9 giorni

senza passare attraverso i continenti. La minima frazione che compie l’intero ciclo è però sufficiente a consentire la vita, in ogni sua forma, sui continenti. Il ciclo dell’acqua si svolge, nelle sue parti, a velocità molto diverse. Per mettere in evidenza questo fenomeno si parla di tempo di residenza dell’acqua nelle diverse porzioni del ciclo. Esso è il tempo che in media trascorre tra l’entrata e l’uscita di una molecola d’acqua da una porzione del ciclo stesso. I tempi di residenza più lunghi, di circa 20 000 anni, sono quelli relativi all’acqua solida dei ghiacci antartici, mentre quelli più brevi, pari a solo 9 giorni, sono legati al vapore acqueo presente nell’atmosfera [▶ Tabella 3]. Il ciclo dell’acqua può essere ritenuto chiuso su tempi brevi, ma in realtà, se consideriamo la scala dei tempi geologici, dai milioni ai miliardi di anni, si tratta di un ciclo aperto. Infatti, una frazione dell’acqua presente presso la superficie terrestre esce dal ciclo e, d’altra parte, nuova acqua viene immessa. L’acqua può abbandonare il ciclo a seguito di due distinti fenomeni. Una parte presente sotto forma di vapore nell’atmosfera può essere dispersa nello spazio. Molto più significativa però è la quantità di acqua che è intrappolata nella struttura cristallina di alcuni minerali, che per tale caratteristica sono detti minerali idrati [▶ Figura 47]. In tempi molto lunghi, dell’ordine delle decine di milioni di anni, una parte dell’acqua contenuta in questi minerali può tornare nel ciclo a seguito del vulcanismo. I magmi idrati, infatti, possono contenere significative quantità di acqua, proveniente dalla fusione di minerali idrati che sono emesse in atmosfera come vapore duran-

▲ Figura 47 La muscovite è un minerale idrato molto comune nella crosta terrestre, che contiene circa il 4% di acqua.

te le eruzioni. L’origine dell’acqua presente presso la superficie terrestre è riconducibile proprio al vulcanismo, che, agli albori della storia della Terra, ha emesso in superficie grandi quantità di acqua. Il bilancio complessivo è comunque negativo da almeno diverse centinaia di milioni di anni; ciò ha portato in questi tempi lunghissimi, a una lenta diminuzione del volume di acqua presente sulla Terra.

■■La risorsa acqua L’acqua è una risorsa fondamentale per la vita. Una caratteristica molto importante per la vita sulla Terra è la capacità dell’acqua liquida di portare in soluzione e in sospensione grandi quantità di sostanze. Il sangue e l’urina, per esempio, sono soluzioni acquose che permettono di trasportare i nutrienti e di espellere le sostanze nocive dal nostro organismo. Per poter essere utilizzata dagli organismi sulle terre emerse, l’acqua deve avere un basso contenuto di sali disciolti ed essere priva di materiali e microrganismi in sospensione o contenerne quantità estremamente piccole. Una regolamentazione molto rigorosa stabilisce i limiti di concentrazione ammissibili sia di sostanze disciolte sia di batteri nelle acque destinate al consumo umano. Esse comprendono quelle destinate all’uso potabile, ma anche tutte le acque ad uso domestico e impiegate per la produzione di alimenti. La legge italiana, che riprende la normativa europea, prevede il controllo di 53 parametri microbiologici, chimici e fisici, di qualità dell’acqua per ognuno dei quali è stabilita una soglia massima, che non deve essere superata dall’acqua destinata al consumo umano.

EDUCAZIONE CIVICA AGENDA 2030

165

UNITÀ 6 LA MAPPA DELL’ACQUA

Alcuni tra i parametri chimici più importanti sono:

•• il residuo fisso, che indica il quantitativo di sali

disciolti nell’acqua; •• il pH, che indica l’acidità dell’acqua; •• la conducibilità elettrica, che dipende dal contenuto e dalla tipologia di sali disciolti; •• la durezza, che esprime il suo contenuto di calcio e magnesio, che possono dar luogo facilmente a incrostazioni. Il ciclo dell’acqua costituisce un enorme depuratore naturale. L’acqua degli oceani non è infatti potabile, a causa dell’elevato contenuto di sali e di microrganismi. Durante il processo di evaporazione, sia i sali disciolti nell’acqua sia il contenuto organico non sono trasferiti al vapore prodotto, che risulta quindi incontaminato. In atmosfera le gocce di acqua che condensano dal vapore possono sciogliere parte dei gas presenti in essa e possono inglobare particelle finissime di polveri. Raggiunto il suolo, l’acqua aumenta progressivamente la sua salinità, principalmente per interazione con minerali solubili, e la sua torbidità, prendendo in carico particelle solide in sospensione. La torbidità è la riduzione di trasparenza dell’acqua causata dalla presenza di sostanze in sospensione. La presenza di sostanze disciolte può essere un fattore positivo per il consumo umano di acqua, purché non si superino i limiti stabiliti di concentrazione. L’acqua è infatti un’importante sorgente di sostanze utili per l’organismo in quanto fornisce il

giusto apporto di sali minerali. Le acque minerali, arricchitesi di sostanze in soluzione nell’attraversare corpi rocciosi, sono considerate acque pregiate, spesso imbottigliate e commercializzate. Esse si distinguono dalle acque potabili per la loro purezza originale, perciò non richiedono trattamenti specifici per essere rese potabili. Le acque termali, infine, sono acque minerali, spesso calde, con particolari concentrazioni di sali, che le rendono idonee ad usi terapeutici [▶ Figura 48].

■■L’inquinamento L’umanità interagisce profondamente con il ciclo dell’acqua, sia direttamente, attraverso l’impiego di acqua per usi domestici, agricoli e industriali, sia indirettamente, modificando l’ambiente in cui l’acqua circola. Queste interazioni producono un inquinamento delle acque.

CAPIRE LE PAROLE Torbidità è un sostantivo derivato dall’aggettivo torbido, che significa privo di trasparenza, riferito in particolar modo a liquidi: si parla infatti di «acqua torbida», «fiume torbido» ecc. L’aggettivo si usa anche in senso figurato di impuro, fosco, ambiguo: per es. «uno sguardo torbido». L’espressione «pescare nel torbido» significa cercare di approfittare di una situazione poco chiara.

L’inquinamento è l’alterazione, causata diret tamente o indirettamente dagli esseri umani, delle proprietà biologiche, fisiche, chimiche o radioattive dell’ambiente. L’inquinamento inizia già in atmosfera, dato che le gocce di acqua che vi si formano inglobano polveri e sciolgono gas a loro volta derivati dall’inquinamento dell’aria. Di particolare rilievo è il fenomeno delle piogge acide, determinato dalla dissoluzione nelle gocce di pioggia del diossido di zolfo (SO2) e del diossido di azoto (NO2) emessi principalmente dagli scarichi industriali [▶ Figura 49]. I diossidi reagiscono con l’acqua a formare acido solforico (H2SO4) e acido nitrico (HNO3), agenti fortemente corrosivi

EDUCAZIONE CIVICA AGENDA 2030

vento vento piogge acide

H 2SO 3

danni alla vegetazione

HNO 3 NO2 SO2

inquinamento

oceano

▲ Figura 48

▲ Figura 49

Presso Saturnia, in Toscana, l’acqua termale scorre in una serie di vasche naturali formatesi per la precipitazione dei sali in esse contenuti.

Visualizzazione schematica del fenomeno delle piogge acide.

166

evaporazione

8 Il ciclo dell’acqua

A esso si aggiunge la necessità di fornire acqua a territori aridi in precedenza spopolati, ma che vedono oggi un forte incremento di popolazione legato al bisogno di utilizzare sempre più intensamente anche la risorsa spazio. Infine, c’è la necessità di sopperire alle variazioni di distribuzione della risorsa acqua dovute al cambiamento del clima, a scala sia globale sia locale. ◀ Figura 50 Gli effetti delle piogge acide sono ben visibili su questa statua della cattedrale di Lichfield, Regno Unito.

CAPIRE LE PAROLE Inquinamento deriva dal latino inquinamentum, sporcizia. Oltre all’inquinamento delle acque e dell’aria, si parla anche di «inquinamento acustico», in riferimento ai danni provocati all’uomo e agli animali dall’eccessivo rumore, per es. in prossimità di aeroporti o strade a grande scorrimento e di «inquinamento luminoso», per la luce proveniente da sistemi di illuminazione non schermati verso l'alto, che ostacola l'osservazione del cielo stellato.

◀ Figura 51 consumo globale di acqua (km3/anno)

che provocano ingenti danni all’ambiente. L’acidificazione di laghi e fiumi danneggia la fauna ittica mentre quella dei suoli li rende sterili riducendo anche l’efficienza dei raccolti. Anche i manufatti, in particolare le opere d’arte esposte agli agenti atmosferici, sono danneggiati dalle piogge acide [▶ Figura 50]. I principali fattori antropici che inquinano le acque, una volta che queste sono giunte al suolo, derivano dai tre impieghi principali. •• L’uso domestico produce un inquinamento chimico e biologico delle acque reflue dovuto all’utilizzo, spesso eccessivo, di detergenti e agli scarichi dei servizi igienici. •• L’inquinamento chimico in ambito agricolo deriva soprattutto dall’impiego sempre più intenso di fertilizzanti, diserbanti e pesticidi chimici, mentre quello biologico si deve soprattutto ai liquami prodotti dall’allevamento di bestiame. •• In ambito industriale i pericoli maggiori derivano dall’inquinamento chimico, legato a un grandissimo numero di sostanze tossiche e nocive che vengono utilizzate in questi processi. Benché in tempi geologici la quantità d’acqua presente sulla Terra vari notevolmente, alla scala dei tempi umani possiamo considerare la quantità d’acqua totale costante. A differenza del petrolio consumato dagli esseri umani, che è effettivamente distrutto nel processo di combustione dei suoi derivati, il consumo di acqua non implica la sua distruzione, ma piuttosto il suo degrado, con diminuzione della qualità. I problemi legati alla salvaguardia della risorsa acqua non sono quindi connessi al suo possibile esaurimento, ma all’inquinamento e alla sua distribuzione fortemente disomogenea sul pianeta. Il suo impiego è in fortissima crescita da almeno due secoli a causa dell’aumento della popolazione, dell’intensificarsi delle pratiche agricole che prevedono irrigazione e per il progredire dei processi di industrializzazione [▶ Figura 51]. La gestione sostenibile della risorsa acqua è oggi una delle maggiori sfide che l’umanità deve affrontare, per una serie di fattori concomitanti. Il primo di questi è il sempre crescente fabbisogno di acqua.

4000 domestico 3000 industriale 2000

1000

Il consumo di acqua nel mondo è cresciuto, durante il XX secolo, di circa 6 volte. Ancora oggi il maggiore impiego si ha nel settore agricolo, ma gli aumenti più rilevanti riguardino i settori domestico e industriale.

agricolo 0 1900

1925

1950

1975

2000

PRIMA DI PROSEGUIRE 1. Che cosa si intende per evapotraspirazione? 2. Quale differenza c’è tra acque minerali e acque potabili? 3. Da che cosa è causato il fenomeno delle piogge acide?

4. UN PO’ DI CALCOLI In base ai dati riportati in Figura 48, quali sono le percentuali di acqua che ricadono sugli oceani e sui continenti sotto forma di pioggia, rispetto al totale di acqua immessa in atmosfera, ogni anno, per evaporazione dagli oceani e per evapotraspirazione dai continenti?

167

UNITÀ 6 LA MAPPA DELL’ACQUA

SINTESI L’acqua presente sulla superficie terrestre costituisce l’idrosfera. Essa si trova in tre stati fisici di aggregazione: liquido, solido e gassoso. La concentrazione di sali minerali disciolti è molto variabile. ● Una minima parte di acqua liquida è dolce e si trova sui continenti a causa dei fenomeni di evaporazione e precipitazione. Essa scorre in superficie o si infiltra nel sottosuolo. ● La permeabilità è la capacità

● I corsi d’acqua sono

dei terreni di farsi attraversare dall’acqua. Essa dipende dalla porosità, cioè la frazione di vuoti rispetto al volume totale di un terreno o di una roccia. ● Le acque sotterranee convergono negli acquiferi, contenitori sotterranei di acqua dolce, che generano falde freatiche o falde artesiane. Da esse scaturiscono le risorgive o le sorgenti da cui si originano i corsi d’acqua.

caratterizzati dalla portata. La porzione di terreno in cui scorre un corso d’acqua è l’alveo. L’acqua che non si infiltra e scorre in superficie va a costituire le acque di ruscellamento. ● I laghi si formano in corrispondenza di depressioni e spesso presentano immissari ed emissari che ne influenzano la salinità. Sono classificati in base al processo geologico di formazione.

liquido L’ACQUA

si trova in tre

stati fisici di aggregazione

solido

fiumi scorre in

soluti

gassoso

è presente in piccola percentuale come acqua continentale

in cui sono presenti

superficie

formando laghi

si infiltra nel

sottosuolo

formando

acquiferi

che costituiscono le

falde freatiche falde artesiane

dolce

Il rischio idrogeologico è condizionato da periodi di precipitazioni intense che possono essere la causa scatenante di disastri naturali come alluvioni o frane. ● Le alluvioni sono apporti eccessivi di acqua su terreni solitamente asciutti, che ne provocano l’allagamento temporaneo. ● Le precipitazioni intense e continue sono la causa scatenante delle alluvioni. I fattori predisponenti naturali sono le forme del rilievo e la

IL RISCHIO IDROGEOLOGICO

168

conformazione geologica. I fattori predisponenti antropici sono: la cementificazione e l’utilizzo intensivo di territori pianeggianti vicini ai fiumi. ● La mitigazione del rischio da alluvioni comporta: la mappatura delle aree alluvionabili e il divieto di utilizzarle, la costruzione di argini e la predisposizione di piani di evacuazione, la riduzione della cementificazione. ● Le frane sono distacchi di materiale roccioso o di terreni sciolti che si muovono rapidamente in blocco verso valle.

rappresentato da

alluvioni e frane

per mitigarlo si interviene su

valore, vulnerabilità, pericolosità

Si distinguono: frane da scivolamento, colamenti, crolli. ● I principali fattori predisponenti naturali sono la forza di gravità, la presenza di un pendio e di rocce fratturate e l’estensione di copertura vegetale. I fattori antropici sono scavi modifiche dei versanti e disboscamento. Le cause scatenanti sono le piogge. ● La mitigazione del rischio frane prevede: la costruzione di muri di sostegno, ancoraggi e drenaggi e la limitazione dell’utilizzo di aree a rischio. condizionato da

fattori naturali fattori antropici

UNITÀ 6 SINTESI

Le acque marine comprendono gli oceani e i mari, i quali sono porzioni degli oceani quasi completamente circondate da terre emerse e che comunicano con i primi attraverso stretti passaggi. ● Le acque marine sono le riserve di acqua più grandi e sono caratterizzate da elevata salinità. ● L’acqua marina ha la capacità di sciogliere i gas (ossigeno e diossido di carbonio).

● La sua temperatura varia con

la profondità. Tra 200 e 1000 m di profondità si ha il termoclino, uno strato dove la temperatura cala bruscamente. ● La trasparenza determina la profondità a cui la luce può penetrare e permettere la fotosintesi. L’acqua marina ha una zona fotica, illuminata, e una zona afotica, buia. ● La pressione aumenta con la

profondità.

● La densità aumenta con la

salinità e la profondità e varia con la temperatura. ● Le correnti marine sono moti costanti e direzionali di masse d’acqua che influenzano il clima. Le maree sono moti periodici causati dall’attrazione gravitazionale del Sole e della Luna. Le onde sono moti oscillatori generati dal vento. salinità capacità di sciogliere gas

LE ACQUE MARINE

temperatura salate

sono

con proprietà chimiche e fisiche trasparenza

si muovono con

correnti

pressione

maree

densità

onde

Le coste costituiscono l’interfaccia dove si incontrano Terra, mare e atmosfera. Questo le rende un ambiente molto dinamico. ● La spiaggia è un’area costiera costituita da accumuli di materiale sciolto, prevalentemente sabbioso e ghiaioso. Si forma per l’azione delle onde, delle correnti e del vento sui materiali solidi presenti lungo la

LE COSTE sono soggette a

costa. È costituita dalla spiaggia sommersa, da una zona di transizione e dalla spiaggia emersa dove sono presenti le dune costiere. ● I delta sono le foci dei fiumi con forma triangolare dove il fiume si suddivide in rami. Gli estuari sono foci a imbuto senza suddivisione del fiume in rami.

l’elemento più caratteristico è la

spiaggia

in corrispondenza di

foci dei fiumi

● Le coste sono soggette al rischio

tsunami. Lo tsunami è un’onda anomala che si origina da un terremoto o da un’eruzione vulcanica, quando questi causano un improvviso dislocamento verticale di una massa d’acqua. Avvicinandosi alla costa l’onda di tsunami può produrre frangenti alti anche più di 10 m.

delta si hanno estuari

rischio tsunami per mitigarlo si può intervenire solo sulla vulnerabilità

169

UNITÀ 6 LA MAPPA DELL’ACQUA

L’acqua solida si trova in forma di ghiaccio o neve se la temperatura scende sotto gli 0 °C. ● La neve si forma per brinamento del vapore acqueo in atmosfera, che passa dallo stato gassoso a quello solido generando nanocristalli di ghiaccio che si aggregano in fiocchi e costituiscono le precipitazioni nevose.

● Al di sopra del limite delle nevi

perenni la neve precipitata non fonde e si accumula compattandosi e alimentando i ghiacciai (zona di accumulo). I ghiacciai si muovono verso valle dove, con temperature più alte, fondono (ablazione). La terminazione a valle del ghiacciaio si chiama fronte glaciale. I ghiacciai montani neve

possono essere alpini o pirenaici.

● Quando i ghiacciai coprono intere isole o continenti si parla di calotte (come quella antartica e quella della Groenlandia). ● La banchisa è un sottile strato di ghiaccio che si forma per congelamento della porzione superficiale dell’acqua marina nelle zone polari. limite delle nevi perenni

che si accumula al di sopra del

può essere

L’ACQUA SOLIDA

ghiacciai montani che forma

ghiaccio

si forma quando

calotte

T sotto 0 °C

Il rischio valanghe interessa zone in cui possono verificarsi franamenti improvvisi della coltre nevosa accumulatasi sopra i pendii. ● Tra i fattori scatenanti ci sono: le abbondanti precipitazioni nevose; il vento; i processi di compattazione; l’aumento delle temperature.

● Tra i fattori predisponenti ci

sono: la pendenza del versante; l’assenza di alberi che ancorano la neve al suolo; l’esposizione e l’orientazione dei versanti al vento. ● Per la valutazione del rischio è necessario mappare le aree di innesco e quelle maggiormente

soggette al passaggio delle valanghe. La prevenzione del rischio valanghe può essere molto efficace perché è possibile intervenire sui parametri di: valore esposto, vulnerabilità e pericolosità. precipitazioni intense venti

fattori scatenanti

IL RISCHIO VALANGHE

riguarda zone in cui si hanno

temperatura

franamenti di masse nevose

pendenza del versante

per mitigarlo si interviene su

fattori predisponenti

valore, vulnerabilità, pericolosità

funziona come un

assenza di alberi esposizione del versante al sole e ai venti

Il ciclo dell’acqua è l’insieme dei processi che fanno circolare l’acqua al di sopra e al di sotto della superficie terrestre. ● L’acqua, per evaporazione, si trasferisce in atmosfera, dove si originano le precipitazioni. Giunta al suolo, l’acqua scorre in superficie o si infiltra nel IL CICLO DELL’ACQUA

compattazione

sottosuolo, fino a ritornare al mare. L’evapotraspirazione è il passaggio di acqua dal suolo all’atmosfera per effetto dell’evaporazione del terreno e della traspirazione delle piante. ● Nell’acqua sono presenti sostanze in sospensione che ne modificano la torbidità e la qualità. Per legge,

depuratore naturale

fa circolare acqua e sostanze di

l’acqua potabile deve rispettare dei parametri, tra cui il residuo fisso, il pH, la conducibilità e la durezza. ● L’acqua è una risorsa fondamentale. L’inquinamento delle acque ne modifica le caratteristiche biologiche, chimiche e fisiche ed è causato dalle attività antropiche.

origine naturale piogge acide origine antropica

che causano degrado dell’acqua

170

UNITÀ 6 ESERCIZI GUARDA!

VERIFICA LE TUE CONOSCENZE

Altri esercizi online su ZTE

Scegli il completamento corretto. 1. La salinità delle acque piovane è: a minore di 0,1‰. b circa l’1‰.

c il 30‰. d inferiore all’1‰.

2. Le correnti marine sono: a moti periodici generati da variazioni di temperatura. b moti costanti generati da differenze di pressione e temperatura. c moti oscillatori generati dal vento. d moti oscillatori generati da variazioni di pressione. 3. Tra i fattori scatenanti che possono innescare una valanga vi è: a l’assenza di vegetazione. b la presenza di terreni poco compatti. c la pendenza dei versanti. d l’aumento di temperatura. 4. La portata di un fiume è: a il volume di acqua trasportato. b il volume di acqua trasportato nell’unità di tempo. c il volume di acqua trasportato attraverso la sezione trasversale alla corrente. d il volume di acqua trasportato attraverso la sezione trasversale alla corrente nell’unità di tempo. 5. La cementificazione dei suoli: a provoca la permeabilizzazione dei suoli. b provoca l’impermeabilizzazione dei suoli. c aumenta la porosità dei suoli. d aumenta la compattezza dei suoli. 6. In rocce e terreni su falda, che si comportano come corpi immersi in un liquido, il movimento franoso può essere innescato: a dalla massa della falda. b dal peso delle rocce. c dalla vulnerabilità del terreno. d dalla spinta di Archimede. 7. L’immagine mostra: a un ghiacciaio pirenaico. b un ghiacciaio alpino. c una lingua glaciale. d una calotta glaciale.

8. La salinità è massima ai tropici per la: a minima evaporazione e l’elevata piovosità. b piovosità elevata. c massima evaporazione e la bassa piovosità. d minima evaporazione. 9. La mitigazione del rischio tsunami prevede interventi su: a pericolosità e valore. b pericolosità e vulnerabilità. c solo pericolosità. d solo vulnerabilità. 10. Il limite delle nevi perenni: a corrisponde a una quota di 3000 m. b nelle zone equatoriali non si trova oltre i 4000 metri. c si trova nella zona dove avviene l’ablazione glaciale. d è la linea che unisce le quote al di sopra delle quali la neve non fonde. 11. La neve si forma: a per brinamento del vapore acqueo. b per solidificazione dell’acqua allo stato liquido. c per fusione del ghiaccio. d per aggregazione del pulviscolo contenuto nella pioggia. 12. Le frane: a sono più frequenti delle valanghe. b sono meno frequenti delle valanghe. c hanno frequenza invariabile. d hanno la stessa frequenza delle valanghe. 13. La torbidità delle acque è causata: a dalle particelle in soluzione. b dall’evapotraspirazione. c dall’evaporazione. d dalle particelle in sospensione.

Scegli la risposta corretta e rispondi alle domande. 14. In corrispondenza delle risorgive le acque: a sono alimentate dai ghiacciai attraverso la loro fusione. b sono ricche di minerali e dotate di proprietà terapeutiche. c emergono in superficie perché l’acqua incontra strati di terreno impermeabile. d emergono in superficie solo in prossimità di laghi. Esiste una differenza tra sorgenti e risorgive?

15. L’energia per il ciclo dell’acqua proviene da: a il Sole. c gli oceani. b il suolo. d le precipitazioni. Il ciclo dell’acqua è chiuso o aperto?

Come può l’acqua abbandonare il ciclo?

171

UNITÀ 6 LA MAPPA DELL’ACQUA

Completa i brani scegliendo i termini corretti tra quelli proposti. 16. pressione ~ idrica ~ densità ~ acquicludi ~ artesiana ~ impermeabili ~ acquiferi ~ ampio ~ permeabili ~ limitato ~ freatica Gli sono riserve di acqua dolce, dalle quali questa può essere attinta attraverso pozzi. Tale riserva di acqua costituisce la falda . Si ha una falda quando l’acquifero è delimitato superiormente da rocce , dette . Qui l’acqua si trova in un volume e vi penetra solo se è asportato un equivalente volume di acqua. Senza deflusso, si ha dunque un aumento della .

17. polari ~ galleggi ~ neve ~ banchisa ~ pioggia ~ bassa ~ calotta ~ temperatura ~ solido ~ affondi ~ massimo ~ gassoso ~ alta ~ densità ~ minimo ~ equatoriali L’acqua solida, sotto forma di o ghiaccio, si trova, essenzialmente nelle regioni e in quelle ad quota. L’abbassamento della determina un aumento della dell’acqua, che raggiunge il valore intorno ai 4 °C. Nel passaggio da liquido a vi è una diminuzione della densità, che fa sì che il ghiaccio . I ghiacci polari sono formati da una parte continentale, detta

e da una fluttuante sull’oceano, detta .

Trova la corrispondenza corretta. 18. Collega le immagini con i termini elencati.

Frana da crollo

Frana di scivolamento

Frana da colamento

19. Collega i termini della colonna di sinistra con le definizioni della colonna di destra. 1. Le acque continentali 2. Le acque sotterranee 3. Rocce e terreni porosi e permeabili 4. Risorgive e sorgenti 5. Laghi che presentano immissari ed emissari

a. si infiltrano nei pori dei terreni e delle rocce scorrendo in profondità b. delimitati inferiormente da rocce e terreni impermeabili costituiscono gli acquiferi c. sono presenti sulla superficie terrestre in minima percentuale rispetto al totale delle acque d. hanno bilanci idrici complessi caratterizzati da una notevole stabilità e. si originano nel punto in cui le falde freatiche o artesiane incontrano la superficie terrestre

20. Data la definizione scrivi il termine corretto. 1. è un’onda con lunghezza d’onda elevata, ma altezza modesta in alto mare. 2. indica coltri di ghiaccio che possono ricoprire ampi territori 3. è, in percentuale, la frazione dei vuoti presenti in un terreno o in una roccia rispetto al volume totale 4. è la frazione di acqua che annualmente evapora dagli oceani 5. è il ritardo con cui si raggiunge in un punto il massimo di marea rispetto al passaggio della Luna sulla verticale

Rispondi alle seguenti domande in massimo quattro righe. 21. Come si può intervenire per mitigare il rischio di frane e alluvioni?

172

22. Qual è la differenza tra bacino idrografico e bacino idrogeologico?

UNITÀ 6 ESERCIZI

23. Qual è il meccanismo che origina le onde e come si classificano le onde?

26. Quanti sono i controlli che la legge italiana prevede per la potabilizzazione dell’acqua e quali sono i parametri chimici più importanti?

24. In base alla trasparenza, come possiamo distinguere gli strati dell’acqua marina?

27. Da quali parti è composta una spiaggia?

25. Quando si parla di ritiro o di avanzamento di un ghiacciaio?

28. Quali sono gli effetti delle piogge acide?

METTI ALLA PROVA LE TUE COMPETENZE Stabilire relazioni 29. Osserva le figure che rappresentano rispettivamente la mappa delle densità medie (A) e delle temperature medie (B) delle acque oceaniche. Quale relazione puoi osservare tra densità e temperatura?

densità delle acque marine superficiali 1002

1003 1006 1012 1020 1028 kg/m3

temperatura della superficie marina -2

6 10 14 18 22 26 30 gradi centigradi

Analizzare immagini 30. Osserva le immagini satellitari e identifica quali zone della Terra rappresentano. Indica poi se la copertura presente costituisce delle banchise, delle calotte, dei ghiacciai o delle coperture nevose temporanee.

Ricercare informazioni 31. E DUCAZIONE CIVICA AGENDA 2030 OBIETTIVO 14 Le acque inquinate costituiscono un grave rischio per la salute degli esseri umani e per il benessere dell’ecosistema. Gli scarichi industriali, l’uso eccessivo di fertilizzanti e pesticidi, le acque reflue di scarico urbano, il rilascio di rifiuti e idrocarburi nel mare e negli oceani sono tra le cause maggiori di inquinamento delle acque. Si stima inoltre che, ogni anno, dai fiumi si riversino nell’oceano da 1,15 a 2,41 milioni di tonnellate di rifiuti plastici che sono in grado di accumularsi formando delle vere e proprie isole di plastica.

Fai una ricerca su Internet e rispondi alle seguenti domande. a. Dove si trova la più grande isola di plastica? Come si è formata? b. Quali problemi causano i detriti di plastica negli oceani? c. L’aumento di CO2 in atmosfera sta influenzando gli equilibri degli ecosistemi marini. Che cos’è il fenomeno dell’acidificazione delle acque? Quali problemi causa all’habitat marino? d. Per ridurre l’inquinamento delle acque sarebbe necessario l’impegno di tutti. Quali accorgimenti puoi adottare nella tua vita quotidiana per arginare questo problema?

173

UNITÀ 6 LA MAPPA DELL’ACQUA

Raccogliere dati 32. E DUCAZIONE CIVICA AGENDA 2030 OBIETTIVO 6 Osserva l’immagine che rappresenta la suddivisione del consumo di acqua potabile fra le diverse attività quotidiane di una persona.

2,3%

2,2%

12,8% 12,0%

a. Considerando che nel nostro Paese il consumo medio di acqua potabile al giorno, senza contare gli sprechi lungo la rete di distribuzione, è di circa 241 L per persona, completa la tabella inserendo i dati percentuali che trovi in figura e calcolando a quanti litri al giorno corrispondono (approssima il risultato alla prima cifra decimale).

18,5%

29,4%

b. Quale tra le azioni che fai ogni giorno comporta il maggior consumo di acqua? c. Discuti in classe con i tuoi compagni le strategie che potreste attuare per ridurre questi consumi di acqua.

azione

Uso alimentare

Vasca da bagno

Sciacquone del water

Lavatrice

Pulizia della casa

19,5% 3,3%

Uso igienico

Lavaggio stoviglie a mano

Innaffiatura piante

% litri litri

In English Choose the correct ending. 33. Water can gush from a well if

38. Offshore ships are not affected by tsunami waves because a the waves are only energy oscillations.

a the well is deep enough.

b the wave height in deep water is low.

b the well is drilled quickly.

c the wavelength is short.

c the well is drilled in an artesian aquifer.

d the extremely high waves are formed only far from the coast.

d the water is salty.

34. Lakes typical of arid zones are those with these features a with both inflow and outflow rivers.

39. The glacier front is a the termination of a glacier in a valley. b the beginning of a glacier.

b with outflow rivers but without inflow rivers.

c the zone of accumulation.

c with inflow rivers but without outflow river.

d the whole of the glacier.

d without inflow and outflow rivers.

35. Among natural disasters floods are a not relevant. b very relevant. c very rare. d not frequent.

36. Because of the Coriolis effect, surface currents in the Northern Hemisphere are deflected a a. north. b south. c to the left.

40. The final triangle-shape stage of a river, where it deposits its sediments before meeting the sea, is called a a delta.

c a levee.

b an estuary.

d a beach.

Find the correspondence. 41. Match the sentences. 1. Water 2. A tsunami wave 3. Solid water

d to the right.

37. The main salt present in marine waters is a sodium chloride. b magnesium chloride. c calcium carbonate. d sodium iodide.

174

4. On its way across the continents, however water 5. The water of the oceans

a. is not in fact potable, due to high levels of salts and micro-organisms b. can dissolve solid materials, increasing its salinity and becoming brackish c. occurs in three physical states of aggregation: solid, liquid and gaseous d. can be produced as snow in the atmosphere e. can be several metres high