Utilizzo di modelli di analisi GIS e strumenti di acquisizione innovativi per la caratterizzazione idrologica e geomorfometrica dei bacini montani: Il caso studio del bacino di Mascognaz (Valle d'Aosta)

Il lavoro descritto all'interno di questa tesi di dottorato ha permesso di individuare una metodologia speditiva per l'analisi idrologica e geomorfometrica dei bacini montani. Il test site utilizzato in questo lavoro di ricerca è il bacino montano del vallone di Mascognaz, situato nel comune di Ayas della regione Valle d'Aosta. In particolare l'attività di ricerca si è sviluppata nell'ambito della convenzione di ricerca denominata "Supporto metodologico alle attività svolte e di ricerca e di sviluppo di procedure di gestione delle situazioni di rischio nell'ambito della difesa del suolo e delle risorse idriche", siglata tra Politecnico di Torino e Regione Autonoma Valle d'Aosta. L'obiettivo di questo lavoro è stato quello di valutare la potenzialità dei modelli digitali di elevazione (di terreno e di superficie) ad alta risoluzione e l'utilizzo di strumenti GIS per caratterizzare da un punto di vista geomorfometrico i bacini montani e per modellizzare fenomeni ambientali dei territori alpini legati al movimento di massa (trasporto solido, colate detritiche, erosione e valanghe). Lo studio condotto ha, infatti, dimostrato come la forma della superficie influisca sulla migrazione laterale e l'accumulo di acqua, neve, sedimenti e altre componenti dei processi di deflusso idrico e solido. L'utilizzo congiunto di DTM e GIS ha inoltre permesso di spazializzare i dati di monitoraggio in continuo provenienti da una stazione metereologica sperimentale situata all'interno del bacino, con particolare attenzione rivolta alla distribuzione del manto nevoso in termini di accumulo e contenuto idrico (snow water equivalent). Durante la prima fase del lavoro è stata eseguita un'analisi dei dati esistenti relativi alla stazione metereologica sperimentale e uno studio GIS dei DTM e DSM regionali ufficiali forniti dalla Regione Autonoma Valle d'Aosta. L'obiettivo è stato quello di individuare le lacune strumentali della stazione e le conseguenti migliorie da apportare al fine di ottenere dati di monitoraggio affidabili, e valutare le potenzialità dei DEM per l'analisi della superficie terrestre e dei processi naturali ad essa connessi. I modelli digitali regionali in questione derivano da acquisizione Lidar ed hanno una risoluzione planimetrica di 2m, un'accuratezza posizionale di 50cm ed una precisione in quota di ±30 cm. A tal proposito sono state individuate diversi algoritmi implementabili in GIS adatte all'analisi di bacini montani al fine di estrarre i parametri indicatori delle forme del terreno per la caratterizzazione idrologica e geomorfometrica primaria dei territori alpini. Nella seconda fase di lavoro si è svolta un'analisi di dettaglio in un'area di studio prossima alla stazione metereologica ubicata nel bacino. Utilizzando un laser scanner terrestre (modello RIEGL VZ 4000, concesso per la ricerca dallo spin off del Politecnico di Torino, ISE-NET s.r.l.) è stato eseguito un rilievo per la produzione di un DTM e un DSM ad alta risoluzione (25 cm) al quale hanno fatto seguito diversi rilievi in periodo invernale e primaverile per ricostruire modelli digitali del manto nevoso (25cm) nella stessa area. Questo ha permesso di poter analizzare la variazione del manto nivale (caratteristiche fisiche e accumuli) e spazializzare i dati della stazione meteo. L'obiettivo è stato quello di stimare il contenuto d'acqua presente, analizzare gli accumuli che potenzialmente generano fenomeni valanghivi e migliorare la comprensione dei processi operanti a scala di versante. Durante l'ultima fase del lavoro sono stati studiati e testati diversi modelli geomorfometrici per lo studio dei movimenti di massa legati all'azione dell'acqua e della neve, quali colate detritiche, processi erosivi e di trasporto, valanghe. I metodi scelti sono stati implementati all'interno del model builder di ArcGIS in modo da essere riproducibili in zone diverse. Il lavoro svolto ha permesso di definire una metodologia interamente sviluppata in GIS per la caratterizzazione di dettaglio dei bacini montani e per la previsione dei fenomeni di rischio che caratterizzano i versanti alpini, fornendo uno strumento pratico e facilmente utilizzabile per l'individuazione delle aree potenzialmente interessate da questi fenomeni. A valle del lavoro svolto, grazie all'esperienza Australiana, è stata approfondita la conoscenza sui Lidar sperimentando: installazione della strumentazione, pianificazione rilievi, metodi di filtraggio e analisi dei dati derivanti da rilievi aerotrasportati