Comitato Editoriale: Comitato Organizzatore: Alessia PICA. Rossana RAFFI

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2 Comitato Editoriale: Paola FREDI Sirio CICCACCI Gilberto PAMBIANCHI Leandro D ALESSANDRO Luisa PELLEGRINI Olivia NESCI Valerio AGNESI Marta DELLA SETA Maurizio DEL MONTE Comitato Organizzatore: Alessio BALDASSARRE Piero BELLOTTI Claudio CAPUTO Sirio CICCACCI Lina DAVOLI Marta DELLA SETA Maurizio DEL MONTE Paola FREDI Alessia PICA Franco PUGLIESE Rossana RAFFI Claudia TARRAGONI Francesca VERGARI

3 Atti della V Giornata nazionale dei giovani geomorfologi a cura di Maurizio Del Monte

4 Copyright MMXIII ARACNE editrice S.r.l. via Raffaele Garofalo, 133/A B Roma (06) ISBN I diritti di traduzione, di memorizzazione elettronica, di riproduzione e di adattamento anche parziale, con qualsiasi mezzo, sono riservati per tutti i Paesi. Non sono assolutamente consentite le fotocopie senza il permesso scritto dell Editore. I edizione: settembre 2013

5 Indice 9 Prefazione Gilberto Pambianchi 11 Applicazione e confronto di tecniche di data mining per la costruzione di carte di suscettibilità all erosione idrica Silvia Eleonora Angileri 15 Studio morfo evolutivo del reticolo idrografico della Val Cannobina (Verbania, Piemonte, NW Italia): valutazioni quantitative preliminari Marco Bacenetti 19 Integrazione di dati DGPS e immagini satellitari LANDSAT e SAR ad alta risoluzione per il monitoraggio della dinamica costiera Maurizio Alessio Baldassarre 23 Metodi integrati di Geomorfologia dinamica e Dendrogeomorfologia per la stima dell evoluzione dei geomorfositi attivi Irene Bollati 27 Relazioni tra le dimensioni dei pixel e la precisione dei modelli di suscettibilità da debris flow Mariaelena Cama, Luigi Lombardo 31 Rapporti fra anomalie dei profili longitudinali, tassi d incisione fluviale e attività neotettonica nell Appennino nord marchigiano (Italia centrale) Paolo Cavitolo 5

6 6 Indice 35 L uso di MSI per la caratterizzazione dei bacini idrografici Laura Coco 39 Le frane da crollo nell area abruzzese. Il caso delle Gole di San Venanzio (Fiume Aterno, L Aquila) Rosamaria Di Michele 43 Valutazione dei cambiamenti climatici sulle Alpi italiane nord occidentali, attraverso l uso di serie termometriche di lungo periodo Diego Garzena 49 Evoluzione geomorfologica recente della media bassa valle del Fiume Tronto (Marche meridionali) Marco Giacopetti 53 L influenza dei fattori geomorfologici sul δ 13 C negli anelli di accrescimento degli alberi: uno strumento per ricostruire dinamiche climatico ambientali nelle Alpi Giovanni Leonelli 57 Proposta di valorizzazione del patrimonio geologico del centro di Roma Alessia Pica 61 Integrazione di dati a terra e a mare per una cartografia geomorfologica della costa NW dell isola di Malta Mariacristina Prampolini 65 Cartografia geomorfologica a indirizzo applicativo: un esempio nell area pedemontana abruzzese Marco Sciarra 69 La duna olocenica del Lago di Fogliano: quale gestione del territorio? Claudia Tarragoni

7 Indice 7 73 Nuovi studi sulla genesi delle doline di collasso mioceniche dell isola di Gozo (Malta) Chiara Tonelli, Jorge Pedro Galve 75 Forme e depositi della zona di raccordo tra l area di catena e la fascia pedemontana abruzzese. Il versante orientale del gruppo del Gran Sasso Tullio Urbano 79 Stime quantitative dell intensità della denudazione dei versanti in due bacini idrografici dell Appennino settentrionale Francesca Vergari 83 La vernice del deserto nel Sudan centrale: processi formativi, implicazioni paleoambientali, geoarcheologia Andrea Zerboni 87 Rilievi 3D di effetti cosismici superficiali indotti dai terremoti del Maggio 2012 in Emilia Romagna Davide Zizioli

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9 Atti della V Giornata nazionale dei giovani geomorfologi ISBN DOI / pag (settembre 2013) Prefazione GILBERTO PAMBIANCHI Questo volume raccoglie gli extended abstract relativi ai lavori presentati in occasione della quinta Giornata dei Giovani Geomorfologi dell Associazione Italiana di Geografia fisica e Geomorfologia (AI- Geo), tenutasi a Roma, presso la Sapienza Università di Roma il 2 ottobre L Associazione Italiana di Geografia fisica e Geomorfologia ha sempre dedicato molta attenzione alla formazione di giovani ricercatori, organizzando con cadenza biennale queste giornate, caratterizzate sempre da una atmosfera conviviale, favorevole agli scambi, e da comunicazioni di notevole interesse scientifico. Questa quinta giornata assume poi un significato particolare essendo dedicata al Prof. Elvidio Lupia Palmieri quale omaggio alla sua illustre carriera di studioso, docente e ricercatore alla Sapienza Università di Roma. Questa dedica vuole essere una espressione di stima e di riconoscenza, da parte di tutti i soci dell AIGeo, per il fondamentale contributo che il Prof. Lupia Palmieri ha dato al Gruppo Nazionale di Geografia fisica e Geomorfologia e successivamente all AIGeo, di cui è uno dei padri fondatori. Non è facile incontrare persone come il Prof. Elvidio Lupia Palmieri che, nell arco della sua lunga e operosa carriera, ha saputo magistralmente coniugare con un raro equilibrio, lo studio, la didattica, la ricerca, le responsabilità organizzative e quelle istituzionali di alto livello, assunte in un importante Ateneo come la Sapienza Università di Roma. Conoscendoli bene, i colleghi che hanno lavorato al suo fianco, e che hanno voluto fortemente dedicargli questa giornata, sono sicuramente sorpresi dal tempo trascorso tanto velocemente accanto ad una figura di riferimento così importante. Siamo sorpresi anche noi. Il trascorrere del tempo spesso insidia le nostre certezze e ci rende più vulnerabili, ma dobbiamo stare tranquilli: il Prof. Elvidio 9

10 10 Prefazione Lupia Palmieri proseguirà con noi il sentiero dello studio e della ricerca è sarà sempre un riferimento importante della Geografia fisica e della Geomorfologia italiana. In questo volume è significativo vedere il cospicuo contributo, il più alto di tutte le precedenti edizioni, offerto da molti giovani ricercatori, a testimoniare e riconoscere nel Prof. Elvidio Lupia Palmieri un maestro delle discipline geografico-fisiche e geomorfologiche. Ringrazio moltissimo tutti i giovani ricercatori che con il loro apporto hanno permesso la realizzazione di questo volume. Esso accoglie interessanti e originali contributi scientifici, a conferma della vivacità della ricerca geomorfologica italiana, che in occasione della recente Conferenza Internazionale di Geomorfologia di Parigi ha ottenuto prestigiosi riconoscimenti. Voglio ricordare con grande soddisfazione che l attuale Consiglio Direttivo AIGeo che ho l onore di presiedere ha concesso a otto giovani ricercatori un contributo economico per partecipare all 8 Conferenza Internazionale di Parigi. La loro partecipazione è stata molto apprezzata e i risultati ottenuti sono stati di notevole rilievo. Voglio ringraziare tutti i colleghi della sede della Sapienza Università di Roma per l organizzazione di questa giornata, dell Assemblea dei Soci e delle relative escursioni. Un grazie particolare lo rivolgo a Paola Fredi e al curatore del presente volume, Maurizio del Monte. Mi sia concesso, infine, di chiudere queste righe con l espressione dei miei personali sentimenti di stima e affetto verso il Prof. Elvidio Lupia Palmieri, che ringrazio sinceramente per la benevolenza tenuta nei miei confronti sin dai primi momenti del mio rapporto con il suo gruppo di ricerca, al quale sono molto legato. Gilberto Pambianchi Presidente dell AIGeo

11 Atti della V Giornata nazionale dei giovani geomorfologi ISBN DOI / pag (settembre 2013) Applicazione e confronto di tecniche di data mining per la costruzione di carte di suscettibilità all erosione idrica SILVIA ELEONORA ANGILERI L erosione idrica è un processo geologico naturale diffuso in tutto il mondo, che contribuisce all innesco e allo sviluppo di processi di degradazione e di desertificazione del suolo (Eswaran et al., 2001). Il recente sviluppo dei sistemi informativi territoriali e delle tecniche di remote sensing ha offerto la possibilità di disporre di un ampia varietà di dati spaziali. Come conseguenza, negli ultimi anni sono stati sviluppati diversi software avanzati per l elaborazione dei geodati che hanno permesso l introduzione delle tecniche di data mining nel campo di ricerca geomorfologica. Il data mining integra tecniche diverse: l apprendimento automatico (machine learning), la statistica, le intelligenze artificiali e i sistemi di database, per l analisi integrata di grandi quantità di dati (Xindong Wu et al., 2008). I principali obiettivi del seguente lavoro sono: i) applicare due metodi di apprendimento automatico per la previsione della suscettibilità alla sheet rill erosion e alla gully erosion in un ambiente mediterraneo; ii) confrontare la capacità predittiva dei modelli di suscettibilità; iii) analizzare e confrontare il rango d importanza delle variabili predittive; iv) costruire una carta della suscettibilità alla gully erosion e alla sheet erosion. A tal fine è stato individuato un bacino idrografico, localizzato nell area di testata del bacino idrografico del F. Imera Meridionale (Sicilia centro occidentale), esteso lungo una superficie di circa 9.5 km 2, i cui valori di quota variano tra 585 m e 1020 m s.l.m. La rete fluviale si 11

12 12 Silvia Eleonora Angileri articola lungo un paesaggio agricolo a seminativo non irriguo, colture arboree, e piccoli lembi di macchia mediterranea. La componente litologica principale è rappresentata dai sedimenti argillosi, attribuibili alla Formazione Terravecchia ed alle Argille Varicolori. Tra i diversi approcci esistenti sono stati selezionati due metodi implementati nel software Statsoft (Salford Systems): Boosted Tree Classifiers and Regression (TreeNet, Friedman, 1999) e il Multivariate Adaptive Regression Splines (MARS, Friedman, 1991). Tali metodologie permettono di analizzare statisticamente le relazioni funzionali intercorrenti tra le variabili dipendenti (e.g. forme di erosione) e le variabili indipendenti (e.g. fattori predisponenti), e di misurare l importanza di queste ultime nella definizione delle capacità predittiva del modello stesso. In particolare, il metodo TreeNet divide i dati in sottoinsiemi, in funzione dei valori della variabile predittiva considerata. Per ogni interazione viene costruito un modello di regressione, utilizzando il metodo dei minimi quadrati e misurando il contributo che tale ramificazione ha avuto nella classificazione della variabile risposta. MARS, invece, combina la regressione logistica, polinomi raccordati tra loro da funzioni di tipo spline, la ripartizione binaria e algoritmi di apprendimento. Nel presente lavoro sono state considerate come variabili dipendenti l erosione di tipo sheet rill e la gully erosion. L inventario delle forme di erosione è stato costruito grazie ad un operazione congiunta di foto interpretazione e attività di verifica in campo. 16 variabili indipendenti, volte a descrivere le caratteristiche topografiche, climatiche, pedologiche e di uso del suolo sono state costruite (Tab. 1). Il DTM (5x5 m) è stato processato con il software SAGAGIS (System for Automated Geoscientific Analyses), mentre l integrazione di carte tematiche, ortofoto digitali e rilievi di campagna hanno permesso di creare gli strati informativi relativi all uso del suolo ed alla litologia. La capacità predittiva dei modelli previsionali è stata valutata attraverso la costruzione delle Curve Operative Caratteristiche (Receiver Operating Characteristics, ROC). La misura del valore dell area sottesa dalla curva ROC (AUC, Area Under the ROC Curve) permette, infatti, di valutare la performance del modello (poor, acceptable, excellent, outstanding valori di AUC rispettivamente superiori a 0.6/0.7/0.8/0.9). Le analisi hanno permesso di considerare entrambi i modelli previsionali validi per la costruzione di carte di suscettibilità all erosione idrica dei suoli. In particolare, l applicazione del metodo TreeNet ha eviden-

13 Applicazione e confronto di tecniche di data mining 13 Tabella 1: Variabili indipendenti. Elevation (ELE) Slope (SLO) Overland flow distance Profile curvature (PRC) (OFD) Sub basin area (SUB) LS factor (LS) Stream Power Index (SPI) Convergence Index (CON) Aspect (ASP) Land use (USE) Wetness Index (WI) Altitude above channel network (ACN) Plan curvature (PLC) Lithology (LITHO) Curvature Index (CUI) Curvature classification (CUR) ziato una migliore performance nella previsione delle aree suscettibili alla formazione di gully (AUC train =0.84) rispetto all erosione di tipo sheet rill (AUC train =0.77). La performance del modello MARS, invece, ha mostrato valori di accuratezza eccellente per entrambe le tipologie di erosione previste. Inoltre, le metodologie applicate hanno permesso di valutare il contributo di ciascuna delle variabili predittive nella costruzione dei due modelli di suscettibilità, rilevando la molteplicità dei fattori che ne influenzano la genesi, di sovente associate tra loro come mostrato in Figura 1. Tali risultati sono in accordo con precedenti lavori svolti nello stesso settore (Conoscenti et al., 2008; Conoscenti et al., in press). Infine, una volta costruiti e validati i due modelli predittivi, questi sono stati esportati in tutta l area di studio. Due carte di suscettibilità all erosione idrica sono state costruite, una per ciascun approccio utilizzato, evidenziando una buona corrispondenza tra le forme di erosione osservate e quelle previste. Figura 1: Misura dell influenza (relativa %) delle variabili predittive nella costruzione del modello TreeNet.

14 14 Silvia Eleonora Angileri Bibliografia CONOSCENTI, C., DI MAGGIO, C., ROTIGLIANO, E., (2008). Soil erosion susceptibility assessment and validation using a geostatistical multivariate approach: a test in Southern Sicily, Natural Hazards 46, CONOSCENTI C., ANGILERI S., CAPPADONIA C., ROTIGLIANO E., AGNESI V., MÄRKER M., (in press). Gully erosion susceptibility assessment by means of GIS based logistic regression: a case of Sicily (Italy). Geomorphology. ESWARAN, H., LAL, R., REICH, P.F., (2001). Land degradation: An overview. In: BRIDGES E.M., HANNAM I.D., OLDEMAN L.R., Response to Land Degradation. FRIEDMAN, J. H., (1991). Multivariate Adaptive Regression Splines. Annals of Statistics, 19, FRIEDMAN, J.H., (1999). Stochastic gradient boosting, Technical Report, Stanford University. XINDONG WU, VIPIN KUMAR, J. ROSS QUINLAN, JOYDEEP GHOSH, QIANG YANG, et al., (2008). Top 10 algorithms in data mining. Knowledge and Information Systems, 14, Issue 1, Silvia Eleonora Angileri Post Doc, Università degli Studi di Palermo Dipartimento di Scienze della Terra e del Mare (DiSTeM) silviaangileri@yahoo.it

15 Atti della V Giornata nazionale dei giovani geomorfologi ISBN DOI / pag (settembre 2013) Studio morfo evolutivo del reticolo idrografico della Val Cannobina (Verbania, Piemonte, NW Italia): valutazioni quantitative preliminari MARCO BACENETTI In questo lavoro si presentano i risultati preliminari di uno studio delle caratteristiche morfometriche e morfotettoniche della Valle Cannobina (Verbania, Piemonte, NW Italia). Dal punto di vista geologico la valle fa parte del dominio Sudalpino e vi affiorano rocce appartenenti alla Zona Ivrea Verbano (IVZ) e la Serie dei Laghi (SDL) (Boriani et al., 1990a). Queste unità sono separate da due importanti discontinuità tettoniche: la linea Cossato Mergozzo Brissago e la linea del Pogallo (Boriani et al., 1990b). La IVZ è una porzione di crosta profonda interessata da un metamorfismo che varia dalla facies granulitica alla facies anfibolitica; la giacitura dei litotipi coinvolti (metapeliti, metabasiti e ultrabasiti) risulta verticale. Le rocce appartenenti alla SDL comprendono una serie di scisti e gneiss metasedimentari (Scisti dei Laghi, Ceneri gneiss e Gneiss Minuti) con intercalazioni di rocce di tipo anfibolitico, che vengono tagliati da ortogneiss di età Ordoviciana. Lo studio è stato finalizzato alla caratterizzazione, attraverso l uso di indici morfometrici e morfotettonici, del bacino idrografico del fiume Cannobino. A questo scopo è stato analizzato in ambiente GIS un modello digitale del terreno (DEM 5x5 metri) fornito dalla Regione Piemonte. Il flusso di lavoro può essere riassunto in diverse fasi: a) riconoscimento ed analisi dell architettura dei principali sistemi di discontinuità; b) estrazione della traccia del reticolo idrografico e gerarchizzazione; 15

16 Marco Bacenetti Figura : Carta geologica semplificata dell area di studio c) analisi azimutale delle aste di drenaggio; d) valutazione degli indici lineari, areali e delle proprietà del rilievo. I valori ottenuti di questi parametri sono stati interpolati mediante algoritmi geostatistici per la realizzazione di diverse carte tematiche. Lo sviluppo futuro di tale lavoro prevede di individuare, mediante l analisi delle componenti principali (PCA), i parametri morfometrici e morfotettonici che rivestono un ruolo significativo nell evoluzione del reticolato idrografico. Bibliografia B A., G O E., B A. and C V. ( a), The evolution of the Serie dei Laghi (Strona Ceneri and Scisti dei Laghi): the upper

17 Studio morfo evolutivo della Val Cannobina: valutazioni quantitative preliminari 17 component of the Ivrea Verbano crustal section; Southern Alps, North Italy and Ticino, Switzerland. Tectonophysics, 182, BORIANI A., BURLINI L. AND SACCHI R. (1990b), The Cossato Mergozzo Brissago Line and the Pogallo Line (Southern Alps, Northern Italy) and their relationships with the late Hercynian magmatic and metamorphic events. Tectonophysics, 182, Marco Bacenetti Dottorato di Ricerca in Scienze della Terra Università degli Studi di Torino

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19 Atti della V Giornata nazionale dei giovani geomorfologi ISBN DOI / pag (settembre 2013) Integrazione di dati DGPS e immagini satellitari LANDSAT e SAR ad alta risoluzione per il monitoraggio della dinamica costiera MAURIZIO ALESSIO BALDASSARRE Le nuove direttive sulla gestione integrata dell ambiente costiero hanno determinato negli ultimi anni un interesse sempre più crescente sullo sviluppo di tecniche di telerilevamento come strumento di monitoraggio e di indagine geomorfologica [1]. Il presente lavoro è basato sull integrazione tra le varie tecniche di telerilevamento attivo e passivo per l analisi delle caratteristiche fisiche di un sistema costiero. A tale scopo sono state utilizzate immagini satellitari provenienti dalle missioni Landsat e COSMO SkyMed, la costellazione italiana di quattro satelliti dotati di sensori SAR ad alta risoluzione spaziale e temporale, in grado di poter estrarre informazioni durante le ore notturne e in ogni condizione atmosferica. Lo studio è stato effettuato lungo il tratto costiero settentrionale del Golfo di Sant Eufemia, situato sul versante tirrenico calabrese (Figura 1), in un area ad elevato dinamismo morfologico e sedimentario [2] [3] che, per il suo valore paesaggistico e ambientale, è stata inclusa dal 1995 nel programma di conservazione europeo Natura 2000 (Progetto BIOITALY). Per questo lavoro sono state acquisite e analizzate tra ottobre del 2008 e dicembre del 2009 tre diverse immagini COSMO SkyMed, e, contestualmente ad ogni acquisizione è stata tracciata sul posto, attraverso rilievo DGPS la linea di riva dell intero tratto costiero. Per ogni acquisizione è stata quindi effettuata un analisi di confronto tra la linea di riva estratta dall immagine e quella acquisita direttamente sul terreno, al fine di valutarne le differenze e di conseguenza l attendibilità dell acquisizione sull immagine. Per ciascun confronto effettuato 19

20 Maurizio Alessio Baldassarre Figura : Area di studio è stata valutata con due diversi metodi sia la distanza media tra le due linee di riva sia la distanza nei punti in cui lo scostamento risultava essere di maggiore entità. Sulla base dei risultati ottenuti è stata poi effettuata un analisi delle variazioni quantitative sull avanzamento e l arretramento delle varie porzioni dell arenile, mostrando un trend globalmente positivo, che conferma quanto già emerso dagli studi effettuati in precedenza su questo tratto di costa. Attraverso le immagini Landsat è stato invece possibile ricostruire, in modo qualitativo, la dinamica dei sedimenti portati in sospensione. Questa, integrata in modo congiunto allo studio della dinamica del moto ondoso, ha permesso di poter ricostruire la dinamica sedimentaria all interno dell intero Golfo di S. Eufemia. Le indagini svolte per questo lavoro mettono in evidenza l enorme potenziale offerto dalle tecniche di rilevamento attivo e passivo l analisi dei processi evolutivi di un sistema costiero. La buona capacità di estrazione della linea di riva, correlata alla caratteristica dei sensori attivi come il SAR di acquisire dati in qualsiasi condizione atmosferica, conferisce alle immagini COSMO SkyMed il vantaggio di poter essere considerate un validissimo strumento di monitoraggio per le aree costiere, soprattutto espresso in termini di supporto alla protezione civile in occasione di avverse condizioni meteo e quindi di grandi mareggiate. Inoltre, la possibilità di poter

21 Integrazione di dati DGPS e immagini satellitari LANDSAT e SAR ad alta risoluzione 21 classificare in modo automatico o semi automatico la composizione granulometrica dei materiali che caratterizzano una spiaggia, qualora confermata da sperimentazioni future, può aprire scenari molto interessanti, mirati soprattutto alla possibilità di poter effettuare analisi previsionali sulla dinamica sedimentaria lungo un tratto di spiaggia. Bibliografia [1] PRANZINI E. (2009), Beach variability and shoreline evolution monitoring. In: Beach Erosion Monitoring, Results from BEACHMED E/OPTIMAL Project, Edited by E. Pranzini & L. Wetzel. [2] BALDASSARRE M. A., BELLOTTI P., CAPUTO C., DAVOLI L., EVANGELISTA S., PUGLIESE F., RAFFI R. (2008), Aspetti morfologici e sedimentologici del sistema paralico dei laghi La Vota Golfo di Sant Eufemia. In: Coste: Prevenire, Programmare, Pianificare. Maratea, maggio, Potenza: Studi e ricerche Autorità di Bacino Basilicata, vol. 9, p [3] D ALESSANDRO L., RAFFI R. & CATIZZONE A., (1987), Il litorale del Golfo di S. Eufemia (Calabria): indagini sulle variazioni della spiaggia nell ultimo secolo. Min Pubb. Istr. Progetto nazionale Dinamica, dissesti e tutela delle coste. Maurizio Alessio Baldassarre Assegnista di Ricerca Dipartimento di Scienze della Terra, Sapienza Università di Roma alessio.baldassarre@uniroma1.it