ALLEGATO TECNICO. Alla Convenzione di Ricerca tra CNR-ISMAR ed Ente Regione Lazio 1. OBIETTIVI

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1 ALLEGATO TECNICO Alla Convenzione di Ricerca tra CNR-ISMAR ed Ente Regione Lazio 1. OBIETTIVI Per una corretta analisi della dinamica della fascia costiera e per una efficiente programmazione di eventuali interventi per la sua gestione, è di fondamentale importanza la conoscenza del clima meteomarino del paraggio, dal quale inferire le forzanti del trasporto solido litoraneo. Obiettivo della presente Convenzione di Ricerca è l aggiornamento della ricostruzione del clima meteomarino al largo delle coste del Lazio (già oggetto di una precedente Convenzione) ed il suo trasferimento sottocosta in corrispondenza di alcuni siti di interesse individuati dall Ente. Inoltre ci si propone, mediante simulazioni da modello, di produrre un data base in grado di caratterizzare la climatologia delle coste del Lazio che possa consentire di individuare eventuali correlazioni con gli effetti dei processi che si espletano sulla costa nel medio-lungo periodo per i quali mancano in molti casi le basi sperimentali di riferimento per valutazioni più approfondite. La conoscenza a scala decadale del clima meteomarino consentirà di avviare una ricerca sistematica su larga scala sui budget sedimentari dei litorali della Regione Lazio e sulla dinamica del trasporto solido litoraneo, con l obiettivo di ricostruire il bilancio dei sedimenti stessi ed individuare, se possibile anche in maniera quantitativa, l influenza dei vari fattori che governano l evoluzione dei litorali e che sono responsabili degli squilibri evidenziati nel passato più recente. In tale contesto, particolare attenzione verrà posta all interazione della dinamica litoranea con le aree litoranee-marine a vario titolo protette in termini di potenziale impatto ambientale dei fenomeni erosivi sulle modificazioni morfologiche indotte (scomparsa o deterioramento di parte del territorio, intrusione del cuneo salino, ecc.). 1

2 2. DETTAGLIO DELLE ATTIVITÀ Attività 1 Aggiornamento, ricalibrazione e determinazione del clima ondoso al largo, basato sulla ricostruzione, a cadenza esaoraria, di 14 anni di eventi ondosi dal largo alla batimetrica 100 in corrispondenza di punti rappresentativi. 1.1 Considerazione delle serie temporali di output del modello di generazione e propagazione di moto ondoso WAM, come risultano dagli archivi del Centro meteorologico europeo per le previsioni a medio termine (ECMWF, Reading, UK). Veranno considerate le serie temporali relative a punti antistanti il litorale laziale e disposti su una griglia di passo 0.5 sia in latitudine che in longitudine. Il periodo preso in esame andrà dal luglio 1992 al febbraio Calibrazione delle serie temporali mediante dati da satellite. In questo passaggio verranno considerate, nella zona interessata, le tracce da satellite TOPEX/POSEIDON; si procederà poi alla co-locazione spazio-temporale dei dati da satellite e da modello ed alla calibrazione di questi ultimi. La calibrazione verrà effettuata sulla base delle altezze significative ed il periodo sarà conseguentemente adattato in modo da mantenere la ripidità dell onda. 1.3 Caratterizzazione del clima ondoso al largo mediante statistiche uni- e bi-variate e caratterizzazione degli eventi estremi. Oltre alle statistiche basate su 14 anni di eventi ondosi, per ogni anno verrà fornita la media annuale (o della frazione di anno coperta dal data base) e verrà caratterizzato l evento più severo in termini di Hs. 1.4 Trasferimento del clima al largo dalla griglia passo 0.5 a siti situati tra i suddetti punti di griglia e la batimetrica 100. Il trasferimento verrà eseguito orientativamente su 12 punti scelti in modo da essere completamente funzionali alla successiva attività 6. Il trasferimento verrà effettuato con il modello spettrale SWAN (il cui input sarà costituito da uno spettro Jonswap ricostruito a partire da altezza, periodo e direzione dell evento 2

3 ondoso), tenendo conto della batimetria dell area e delle condizioni di vento locali stimate a partire dalle caratteristiche dei singoli eventi ondosi. 1.5 Caratterizzazione del clima ondoso alla batimetrica -100 mediante statistiche uni- e bivariate. Per le simulazioni numeriche relative all attività 1 verranno usate le batimetrie già in possesso dell ISMAR. Attività 2: Individuazione dei punti di interesse dei litorali (aree protette) da concordare con l Ente e determinazione del relativo clima meteo-marino locale mediante modello spettrale Per il tratto di litorale antistante i comuni di Montalto di Castro e S. Marinella, per circa 35 km, si procederà a simulazioni specifiche che copriranno 2 siti di interesse da concordare con l Ente Regione Lazio. Il clima al largo sarà trasferito sottocosta su griglie di calcolo con passo di metri ; ciascuna griglia coprirà un tratto di costa di circa 15 Km.,: 2.1. Trasferimento del clima ondoso dalla batimetrica 100 a punti prossimi alla profondità di chiusura. La scelta dei punti di output (di regola uno per località) sarà effettuata tenendo presenti anche le esigenze di successive implementazioni di modelli di trasporto solido. Il trasferimento verrà effettuato con il modello spettrale SWAN, sviluppato per le propagazioni in profondità limitata. Nelle simulazioni vengono anche considerate le condizioni di vento locali, stimate a partire dalle caratteristiche dei singoli eventi ondosi. Se la batimetria della zona a ridosso della fascia litoranea lo richiede, vengono effettuate simulazioni di tipo annidato: il modello SWAN viene implementato su una griglia a larga scala e, all interno di questa, viene annidata una griglia locale più fine che rende conto del dettaglio batimetrico del sito di interesse. I risultati delle simulazioni basate sulla griglia più estesa, che hanno come input eventi caratterizzanti il clima meteomarino al largo, servono da input per le simulazioni annidate Caratterizzazione del clima meteomarino mediante statistiche uni- e bi-variate. Per le simulazioni numeriche inerenti l attività 2.1 verranno usate le batimetrie già in possesso 3

4 dell ISMAR, eventualmente modificate e integrate in base a rilievi locali forniti dall Ente. I dati topobatimetrici locali verranno forniti in forma digitale dall Ente in file di tipo ASCII,.dxf o.dwg. Attività 3: Simulazioni di dettaglio per i medesimi siti individuati sottocosta volte alla determinazione dei campi di altezza significativa, periodo, direzione, velocità al fondo e stress indotto dalle onde 3.1 Per i medesimi siti oggetto della attività 2 saranno effettuate ulteriori simulazioni di dettaglio volte alla determinazione dei campi di altezza significativa, periodo, direzione, velocità e stress al fondo indotto dalle onde. Dette simulazioni verranno indicativamente effettuate considerando gli eventi con tempo di ritorno 10 anni e 50 anni e le onde di durata 1 giorno/anno e 7 giorni/anno. 3.2 I campi di cui all attività 3.1 verranno restituiti graficamente su un area corrispondente alle griglie di calcolo di volta in volta utilizzate. Attività 4: Organizzazione dei dati di evoluzione morfologica I dati per questa Attività saranno forniti dall Ente Regione Lazio e consisteranno essenzialmente nel database delle linee di riva. Il data base delle onde sarà costituito dai risultati della Attività 1. Saranno raccolte inoltre, a cura dell ISMAR, le informazioni relative agli apporti naturali e artificiali (ripascimenti e dragaggi), all incremento relativo del livello del mare, alla subsidenza ed alle grandi opere realizzate sulle coste e sui principali corsi d acqua. La raccolta ed organizzazione dei dati di evoluzione morfologica si svolgerà come di seguito delineato Identificazione dei tratti di interesse in relazione ai potenziali fenomeni di evoluzione morfologica legati al bilancio sedimentario litoraneo, quindi essenzialmente i litorali sabbiosi con l'esclusione delle pocket beaches e delle spiagge insulari. Questa attività riguarderà una lunghezza complessiva di circa 210 Km di spiagge (60% delle coste laziali). 4

5 4.2. Organizzazione delle informazioni circa le caratteristiche dei bassi fondali antistanti o che interessano parzialmente la fascia attiva del litorale, con particolare riferimento all'eventuale presenza di posidonieti o affioramenti rocciosi Determinazione delle variazioni dei volumi di spiaggia La variazione del volume di spiaggia andrebbe più propriamente determinata in base al confronto tra rilievi temporalmente consecutivi del profilo trasversale di spiaggia (estesi dalla profondità di chiusura alla massima quota emersa interessata dalle potenziali variazioni del profilo). Non essendo i dati necessari disponibili uniformemente su scala regionale con risoluzione tale da renderli di interesse, si procederà alla determinazione delle variazioni del volume di spiaggia sulla base del confronto delle linee di riva (ipotizzando quindi che la variazione di volume sia linearmente legata allo spostamento della linea di riva), integrando la metodologia con test di verifica laddove i dati di dettaglio sono presenti Sistematizzazione dei dati relativi agli apporti solidi fluviali. Gli apporti solidi fluviali sono indispensabili per tentare la ricostruzione del bilancio sedimentario della costa e pertanto dovranno essere reperite le maggiori informazioni possibili al proposito. In tale contesto si cercherà di porre la massima attenzione sulla frazione di sedimenti (classe granulometrica) di interesse per l'evoluzione morfologica dei litorali e alla tipologia di foce, con particolare riferimento alla possibilità che la presenza di armature determini una perdita diretta dei sedimenti verso il largo Organizzazione delle informazioni relative alla ubicazione ed alla consistenza di ripascimenti, dragaggi ed opere rigide di rilevante entità. L'importante piano di ripascimenti che ha recentemente interessato i litorali della Regione Lazio costituisce un elemento determinante nella dinamica litoranea, essendo di ordine di grandezza confrontabile con gli apporti naturali. Le opere rigide di rilevante entità parzializzano o bloccano il trasporto solido, rappresentando quindi un elemento significativo per la suddivisione del litorale in ambiti omogenei per il successivo bilancio sedimentario Stima dell'incremento relativo del livello del mare (RSLR). L'incremento relativo del livello del mare rappresenta un fattore importante nell'evoluzione delle coste, sia esso determinato dall'effettivo incremento del livello del mare o dalla subsidenza del terreno (naturale, antropica, bradisismo). Nel caso dei litorali sabbiosi la variazione verticale può essere correlata ad arretramenti significativi della linea di riva e può essere calcolata attraverso approcci teorici di letteratura. Attività 5: Analisi dei dati di evoluzione morfologica 5

6 5.1. Suddivisione della costa laziale in ambiti omogenei. La costa verrà suddivisa in ambiti omogenei su larga scala (lo studio non prenderà infatti in considerazione la dinamica dei litorali sabbiosi con caratteristiche di pocket beach ), ovvero in unità fisiografiche Rappresentazione del bilancio sedimentario per i diversi ambiti. Per ciascun ambito omogeneo individuato, si cercherà di ricostruire la differenza tra i volumi di sabbia in ingresso e quelli in uscita con riferimento ai sedimenti incoerenti che costituiscono la cosiddetta fascia attiva, cioè quella interessata dal trasporto solido indotto dal moto ondoso Differenziazione spaziale e temporale dell'azione del moto ondoso. Verrà analizzata la variabilità del clima ondoso nei vari anni a disposizione (altri intervalli temporali potranno essere presi in considerazione, se necessario) e la differenziazione dell attacco ondoso lungo i vari tratti di litorale della Regione Variabilità degli apporti solidi naturali ed artificiali. Analogamente al moto ondoso, verrà analizzata la variabilità dell altro elemento principale dell evoluzione morfologica dei litorali, cioè l apporto solido, naturale (apporto fluviale e variazioni del livello medio del mare) o artificiale (prelievi di sedimenti dalla fascia attiva e ripascimenti) Correlazione tra le variazioni dei dati di moto ondoso e le variazioni dei volumi delle spiagge. Questa attività avrà l obiettivo di determinare se esiste una relazione tra i fenomeni erosivi delle spiagge e l effettiva variazione del clima ondoso generato a largo delle coste laziali. Questo studio verrà effettuato per ciascuno degli ambiti omogenei già individuati al punto Messa a punto di uno strumento per la gestione dei bilanci sedimentologici a scala regionale. Questo strumento, come altri presenti in letteratura (vedi SBAS del Coastal & Hydraulics Laboratory), è formato da un database contenente tutte le informazioni necessarie alla definizione del bilancio sedimentario delle coste laziali e da una procedura per il calcolo dei bilanci a scala regionale. La procedura prevederà anche il continuo aggiornamento del sistema da parte dei tecnici regionali per i periodi successivi alla scadenza della presente attività convenzione di ricerca, in relazione a specifici parametri che verranno concordati. Attività 6: Calcolo del trasporto solido 6

7 6.1. Calcolo del trasporto solido potenziale. Il calcolo del trasporto solido potenziale avverrà sulla base delle più recenti o attendibili formulazioni disponibili in letteratura e terrà conto delle caratteristiche del moto ondoso locale ed, eventualmente, della sua variabilità temporale Calcolo del trasporto solido reale. Il calcolo del trasporto solido reale avverrà attraverso l'applicazione, su scala regionale, di un modello di evoluzione morfologica del tipo "1- line". Il modello verrà forzato sulla base dei più recenti dati disponibili, tenendo conto della variabilità spaziale e temporale del moto ondoso e, eventualmente (se i risultati saranno consistenti), delle costanti di taratura (se esplicitate dai relativi autori) ottenute nelle numerose simulazioni già condotte per l'amministrazione regionale. 3. CONSEGNE I risultati delle attività di ricerca oggetto della presente Convenzione confluiranno in una serie di Rapporti che verranno finalizzati entro le date di seguito specificate.: 30 dicembre Rapporto n 1 ( 1 acconto IVA compresa): a) N 1 Relazione descrittiva dei risultati ottenuti durante le attività 4.1/2/4/5/6. 30 settembre Rapporto n 2 ( 2 acconto IVA compresa): a) N 1 Relazione descrittiva dei risultati ottenuti durante le attività 1.1/2/3/4/5, 4.3,5.1 e 5.2; b) N 1 Database contenente le informazioni raccolte nella attività 1 riguardante la definizione del clima meteomarino a largo delle coste laziali; c) N 1 Elaborato grafico nel formato digitale.dwg/.grd rappresentativo dei risultati delle attività 5.1 e marzo 2010 Rapporto N 3 ( 3 acconto IVA compresa): a) N 1 Relazione descrittiva dei risultati ottenuti durante le attività 2.1, 2.2, 5.3, 5.4 e 6.1; 7

8 b) N 1 Elaborato grafico nel formato digitale.dwg rappresentativo dei risultati dell attività 2.1 e 2.2; c) N 1 Elaborato grafico nel formato digitale.dwg rappresentativo dei risultati ottenuti per le attività 5.3, 5.4. entro il termine della convenzione Rapporto finale ( saldo IVA compresa): a) N 1 Relazione descrittiva dei risultati ottenuti durante le attività 3.1, 3.2, 5.5, 5.6 e 6.2; b) N 1 manuale per l implementazione di una procedura per la valutazione dei bilanci sedimentologici a scala regionale, come previsto nella attività 5.6. Questa procedura sarà basata su database contenente le informazioni raccolte nell attività 4 relative ai movimenti dei sedimenti: erosione/deposizione da confronto delle linee di riva, ripascimenti e dragaggi, apporti solidi fluviali, perdite apparenti da RSLR ed altre eventuali individuate nel corso dello studio; c) N 1 Restituzione grafica dei risultati dell attività 3; d) N 1 Restituzione grafica dei risultati dell attività 6. Tutti gli elaborati grafici saranno predisposti per il caricamento nel GIS del Centro GIZC (con formati, sistemi di riferimento e quant altro necessario compatibile con il sistema ) con relative connessioni ai dati associati (strutturati quindi in un data base compatibile), comprensivo di scheda di metadato secondo gli standard vigenti. 4. DISSEMINAZIONE Un attività di ricerca del tipo di quella proposta si basa sull insieme dei dati ad oggi disponibili, ma, data la complessità di tutti i fenomeni coinvolti, non può certamente considerarsi completa e conclusa nei tempi contrattuali. Per tale ragione verrà avviato, durante le attività della presente Convenzione di Ricerca, un programma di disseminazione dei risultati conseguiti, finalizzato alla comprensione dei meccanismi evolutivi delle coste e delle metodologie impiegate per analizzarli ed all impiego ottimale delle procedure individuate. Ciò permetterà ai tecnici della Regione Lazio di proseguire l attività, se necessario coadiuvata da CNR-ISMAR per le attività più specialistiche, di arricchire il database e di rendere sempre più affidabile la stima del bilancio sedimentario su larga scala, 8

9 fino a farlo diventare uno strumento di pianificazione a medio/lungo termine per la gestione delle coste. Per la disseminazione si prevede di effettuare, presso le strutture del CNR- ISMAR, una serie di incontri tecnici tra ricercatori CNR, soggetti esterni coinvolti e personale della Regione Lazio per circa 20gg/uomo.. Roma, lì per l ISMAR-CNR per la REGIONE LAZIO IL DIRETTORE (Dott. Fabio Trincardi) IL DIRETTORE DEL DIPARTIMENTO (Dott. Raniero De Filippis) 9