Produzione di sedimenti e tassi di erosione a medio termine nei gullies della Fossa Bradanica, Basilicata

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1 Rend. Online Soc. Geol. It., 12 (2010), 56-67; 9 figg., 2 tabb. Produzione di sedimenti e tassi di erosione a medio termine nei gullies della Fossa Bradanica, Basilicata Marco Piccarreta (*), Mario Bentivenga (**), Domenico Capolongo(*) RIASSUNTO Studi recenti nel bacino del Mediterraneo hanno dimostrato che la gully erosion contribuisce notevolmente alla perdita totale di suolo. Utilizzando il metodo della sottrazione multi-temporale di modelli digitali del terreno di tre annate differenti (1949, 1986 e 2000) è stato possibile quantificare la produzione di sedimenti ed i tassi di erosione a medio termine di un gully permanente della Fossa Bradanica, il Fosso La Noce. Al fine di stimare l impatto dei cambiamenti globali, sono stati analizzate dinamica pluviometrica e dei cambiamenti di uso del suolo per lo stesso periodo di tempo. Per il periodo , il tasso di produzione di sedimenti è stato stimato in 253,35 Mg/anno, corrispondente ad un tasso di erosione di 11,5 mm/anno, mentre la quantità di materiale prodotto dal 1986 al 2000 è stato stimato in 1075,7 Mg/anno, che corrisponde ad un tasso di erosione di 52,7 mm/anno. I dati a disposizione sembrano imputare l incremento della sedimentazione all intervento antropico di livellamento delle testate del gully per la coltivazione di seminativi, mentre l accelerazione dei processi di erosione sembra legata alle modificazioni recenti del regime pluviometrico, con allargamento dell orizzonte secco e tendenza delle precipitazioni più intense ad organizzarsi in macro-eventi di 3-4 giorni consecutivi di elevata magnitudo. Termini chiave : Gully erosion; Tassi di erosione; Interpretazione da foto aeree; GIS; Modelli digitali del terreno; Basilicata In Basilicata (Southern Italy), agricultural soils underwent continuous degradation during the last century due to the highly erodible nature of outcropping terrains and to the anthropic pressure favoured by the introduction of Common Agricultural Policy (CAP) measures, which, especially in the last 30 years, has led to the reclamation of scrub lands and badlands for durum wheat cultivation. All these practices have accelerated the natural soil erosion processes, leading to the depletion of soil organic matter (i.e. reduction of soil structure stability) and favouring crusting, runoff production, gully erosion and shallow mass movements. On the basis of these considerations, some research questions remain open, the most importance one in Basilicata is: what is the contribution of gully erosion to overall soil loss and sediment production at different temporal and spatial scales and under different climatic and land use conditions? In this paper we attempt to answer to this question adopting the consolidate procedure in GIS to determine medium-term sediment production and deposition rates in a large gullies of Fossa Bradanica, Basilicata, Southern Italy. This method, which is based on the subtraction of multi-date elevation values from digital elevation model, does not produce significant errors in the estimetes and has been considered as a valide technique in the estimating net erosion in gully areas. Infact, in comparison with other methods, it also includes sediment produced by processes other than only overland flow, i.e. downcutting, headcutting, and mass movements and bank erosion. Ke y w o r d s : Gully erosion; Erosion rates; Aerial photo inetrpretations; GIS; Digital elevation model; Basilicata ABSTRACT Medium-term Sediment Production and Erosion Rate in Gullies of Fossa Bradanica, Basilicata Gully erosion is an important soil degradation process in a range of environments, causing considerable soil loss and producing large volumes of sediment and it has a very significant contribution to total soil loss in Mediterranean areas. Nothwistanding its importance in the soil erosion processes, gully erosion has been long neglected because it is difficult to study and to predict. Consequently, there is a need for monitoring, experimental and modelling studies of gully erosion as a basis for predicting the effects of environmental change (climatic and land use changes) on gully erosion rates. A key issue to be addressed, as the basis for predicting the effects of global changes such as land use and climate changes, is the mapping and quantification of gully erosion and sediment production rates. At present no standardized procedures are available for measuring gully erosion rates and controlling factors. At the medium-time scale (10-70 years) aerial photographs have been analysed to measure temporal changes in length, area or volume of various gully tipes. In this respect, contribution has been the use of multi-temporal DEMs to map active gully areas and compute sediment production and deposition within gullies. (*) * Dipartimento di Geologia e Geofisica, Università degli Studi di Bari - via Orabona, Bari. marcopiccarreta@geo. uniba.it, capolongo@geo.uniba.it ** Dipartimento di Scienze Geologiche, Università degli Studi della Basilicata - via Ateneo Lucano, Potenza. mario. bentivenga@unibas.it INTRODUZIONE L erosione di tipo gully (gully erosion) costituisce un importante processo di degradazione del suolo in diversi ambienti, causando considerevole perdita di suolo produttivo e produzione di notevoli volumi di sedimenti (Po e s e n et alii, 2003; Va l e n t i n et alii, 2005). Essa contribuisce in maniera significativa alla perdita totale di suolo in ambiente Mediterraneo (Ma r t í n e z -Ca s a s n o va s, 2003; Ma r t í n e z -Ca s a s n o va s et alii, 2003; 2004). Nonostante la sua importanza nei processi di erosione del suolo, la gully erosion è stata a lungo trascurata, perché difficile da predire e studiare. Ne deriva la necessità di effettuare studi sperimentali di monitoraggio e modellizzazione per prevedere gli effetti dei cambiamenti globali sui futuri tassi di erosione di tipo gully (Po e s e n et alii, 2003). Una questione fondamentale da affrontare, come base per la previsione degli effetti dei cambiamenti globali, quali uso del territorio e cambiamenti climatici, è la mappatura e la stima dei tassi di erosione recente, tra cui tasso di arretramento della testata e delle pareti e il tasso di produzione di sedimenti. Come chiaramente sostenuto da Po e s e n et alii (2003), non sono ancora disponibili procedure standardizza-

2 Produzione di sedimenti e tassi di erosione a medio termine nei gullies della Fossa Bradanica, Basilicata Fig. 1 - a) Schema tettonico dell Appennino meridionale; b) Carta geologica dell area di studio. a) Tectonic outline of Southern Appennine; b) Geologic map of the study area. 57

3 58 M. PICCARRETA et alii te per la misurazione dei tassi di erosione e dei fattori di controllo. Per osservazioni a medio termine (10-70 anni), sono stati condotte analisi multitemporali di foto aeree, così da misurare cambiamenti in lunghezza, area o volume dei vari tipi di gullies. Nell ultima decade, un contributo fondamentale è stato fornito dai sistemi informatici geografici, che, attraverso la creazione di modelli digitali del terreno (DEMs) multitemporali, hanno permesso di mappare le aree attive dei gullies e di calcolare le zone di produzione di sedimenti e di deposizione all interno degli stessi (De Ro s e et alii, 1998; Be t t s & De Ro s e, 1999; Be t t s et alii, 2003; Ma r t í n e z -Ca s a s n o va s, 2003; Ma r t í n e z -Ca s a s n o va s et alii, 2003; 2004; Da b a et alii, 2003). In Basilicata (Italia meridionale), la cui economia verte principalmente sul settore agricolo, terreni produttivi hanno subito, durante lo scorso secolo, un continuo degrado dovuto non solo alla loro natura altamente erodibile, ma soprattutto alla pressione antropica, favorita dalla introduzione di misure agricole della Comunità Economica Europea (Common Agricultural Policy), che, soprattutto nell ultimo trentennio, ha portato alla bonifica delle aree a macchia mediterranea e calanchi per la coltivazione di grano duro (Re n d e l l, 1986; So n n i- n o et alii, 1998). Tutte queste pratiche hanno accelerato i naturali processi di erosione del suolo, provocando il graduale esaurimento dell orizzonte di materia organica del suolo, così da favorire lo sviluppo di croste superficiali e fenomeni di deflusso superficiale, erosione a solchi e movimenti di massa (Cl a r k e & Re n d e l l, 2000; Ro b i n s o n & Ph i l l i p s, 2001; Pi c c a r r e ta et alii, 2006a). Pertanto diverse domande rimangono senza risposta, di cui sicuramente la più importante è: qual è il contributo della gully erosion sulla perdita totale di suolo e la produzione di sedimenti a differenti scale spaziali e temporali e nelle diverse condizioni climatiche e di utilizzo del territorio? In questo lavoro si cercherà di dare risposta a questa domanda, seguendo lo stesso approccio metodologico proposto da Martínez -Casasnovas (2003), per determinare il tasso di erosione e deposizione a medio termine in un gully permanente della Fossa Bradanica (Fosso La Noce), in Basilicata. Questo metodo, basato sulla sottrazione di DEMs multitemporali, non produce errori significativi nelle stime dei tassi di erosione e deposizione ed è stato considerato come un valido strumento per la quantificazione della gully erosion. Infatti, rispetto ad altri metodi, esso considera, oltre ai sedimenti prodotti dal deflusso superficiale, anche quelli prodotti da processi come erosione della testata, erosione laterale e verticale e movimenti di massa (Ma r t í n e z -Ca s a s n o va s et alii, 2003). GEOLOGIA E GEOMORFOLOGIA DELL AREA Lo studio ha interessato un area che ricade interamente nel dominio della Fossa Bradanica (fig. 1). La Fossa Bradanica, durante il Pleistocene medio, è stata soggetta ad un progressivo sollevamento che si è propagato da nord-ovest verso sud-est (Se l l i, 1962; Bi g i et alii, 1996; Mo n a c o et alii, 1998; Ca l a m i ta et alii, 1999). Il riempimento della Fossa Bradanica è rappresentato da un prisma sedimentario di età Pliocene-Pleistocene che giace in discordanza angolare sia sui carbonati della Piattaforma Apula che sulle unità alloctone più esterne dell Appennino meridionale. I depositi più antichi sono marne ed argille marnose del Pliocene medio-superiore (Ba l d u z z i et alii, 1982) o del Pliocene medio (Pata c c a & Sc a n d o n e, 2001). Durante il Pleistocene medio-superiore, questi depositi sono stati parzialmente ricoperti dalle coltri alloctone provenienti dal fronte della catena (Ba l d u z z i et alii, 1982). Sopra i depositi marnosi ed argillosi del Pliocene inferiore e medio si rinvengono le arenarie torbiditiche e argille del Pliocene superiore. Segue un potente complesso argilloso con intercalazioni di arenarie torbiditiche riferibile al Pleistocene medio-superiore. In particolare, lo studio ha interessato una zona del territorio di Pisticci dove scorre il fosso la Noce ed affiorano estesamente depositi terrazzati sabbioso-conglomeratici con spessori esigui e digradanti verso la costa la costa Ionica (Bo e n z i et alii, 1971; 1976; Ri c c h e t t i, 1981). Le superfici terrazzate sono state successivamente incise da corsi d acqua secondari (gullies) che ne hanno raggiunto anche il substrato argilloso. Nel tratto di monte, i gullies hanno una direzione normale all attuale linea di costa per poi essere catturati a N verso il fiume Basento e a S verso il fiume Cavone, probabilmente a causa di un disturbo tettonico sub-parallelo all attuale linea di costa (Bentivenga et alii, 2004). DATI E METODI La ricerca è stata basata su un analisi multitemporale di dati pluviometrici, dati telerilevati (foto aeree del 1954 e ortofoto del 1986 e del 2002) e modelli digitali del terreno (DEM) (fig. 2). Questo allo scopo di: caratterizzare l area di studio dal punto di vista pluviometrico per verificare il ruolo del clima sui processi di gully erosion; creare carte dell uso del suolo, per verificare il ruolo dell uomo sui processi di erosione di tipo gully; stimare il tasso di materiale perduto del Fosso La Noce nel periodo Cambiamenti nei patterns pluviometrici Dati pluviometrici giornalieri della stazione meteorologica di Pisticci sono stati acquisiti dagli Annali Idrologici del Servizio Idrografico Nazionale (sede Potenza), per il periodo Per poter analizzare al meglio le dinamiche pluviometriche e la loro interazione con i fenomeni erosivi, sono stati considerati i seguenti parametri: precipitazioni totali annue (PRCP), calcolate come la somma di tutti i giorni piovosi, dove per piovoso si intende un giorno con precipitazione > 1 mm; intensità pluviometrica giornaliera (IPG), espressa come il rapporto tra le precipitazioni totali annue ed il numero dei giorni piovosi; potere erosivo della pioggia attraverso il calcolo del rainfall-runoff R factor della Universal Soil Loss Equation (USLE) (Wischmeier & Smith, 1978), attraverso l applicazione della formula proposta per la

4 Produzione di sedimenti e tassi di erosione a medio termine nei gullies della Fossa Bradanica, Basilicata 59 Fig. 2 - Schema dei processi metodologici applicati. Data flow diagram with the general methodological process applied.

5 60 M. PICCARRETA et alii Basilicata da Pi c c a r r e ta et alii (2005): EI 30 = 0,1087 (P 24 ) 1,86, con P 24 la pioggia giornaliera relativa ad eventi > 10mm; la quantità massima di precipitazione caduta in cinque giorni (MAX5GG); frequenza degli estremi, espressa come numero di giorni che ogni anno eccedono il 90imo e il 95imo percentile (N90 e N95); intensità degli estremi, espressa come frazione di precipitazioni totali che eccedono il 90imo ed il 95imo percentile (FRAC90p e FRAC 95p). Data l importanza del ruolo giocato dai cicli umidosecco e, soprattutto, della loro durata, sono stati anche calcolati per ogni anno: lunghezza media dei periodi secchi (LMS); il numero massimo di giorni consecutivi senza pioggia (GSC); lunghezza media dei periodi umidi (LMU); il numero massimo di giorni piovosi consecutivi (GPC). Per poter definire in maniera più incisiva il ruolo dei cicli umido-secchi su scala temporale più larga, è stato utilizzato anche lo Standardized Precipitation Index (SPI), sviluppato da Mck e e et alii (1993). Questo indice presenta una grande versatilità, in quanto permette di quantificare lo stato di siccità e di umidità di un territorio e il deficit di precipitazione a diverse scale temporali, corrispondenti in genere a multipli (1, 3, 6, 12, 48 mesi), sulla base delle sole osservazioni pluviometriche. L indice SPI è espresso dal rapporto tra la differenza della precipitazione rispetto al suo valore medio (che dipende dalla statistica di riferimento), su una data scala temporale mensile dt, e la sua deviazione standard: SPI t,dt = ( X t,dt X t,dt) / S t,dt L indice SPI viene generalmente rappresentato graficamente riportando in ascisse la scala temporale (statistica di riferimento), e in ordinata i valori dell SPI. Sulla base dei valori dell indice SPI, Mckee et alii (1993) hanno proposto la classificazione mostrata in tab. 1. Tabella 1 Classificazione dello Standardized Precipitation Index (Mckee et alii, 1993). Cambiamenti dell uso del suolo Sono state elaborate le mappe di uso del suolo dell area di studio per le annate 1954, 1986 e Questo abbinando ai tradizionali metodi di foto-interpretazione, i rilievi sul campo. Per la ortorettifica e la georeferenziazione delle foto aeree del 1954/55 è stato utilizzato il software PCI geomatica orthoenginetm. Il processo è stato effettuato utilizzando tutti i parametri della camera disponibili e 25 punti di controllo a terra. Per la redazione della carta di uso del suolo sono state riconosciute sei tipologie: infrastrutture; seminativo; oliveti; vigneti; macchia mediterranea; aree boscate. Co s t r u z i o n e d e i DEMs e d e t e r m i n a z i o n e d e l l arretramento delle pareti e del tasso di produzione di sedimenti Il DEM del 1949 è stato costruito da curve di livello, punti quotati e linee di drenaggio acquisite dalla Carta Topografica dell Istituto Geografico Militare, in scala 1: 25,000. Data l elevata diffusione, nell area di studio, di curve ausiliare (equidistanza di 5 metri), è stato possibile costruire un DEM a risoluzione orizzontale di 20 m. Il DEM del 1986 è stato costruito da curve di livello, punti quotati e linee di drenaggio acquisite dalla Carta Tecnica Regionale della Regione Basilicata (Ortofotocarta San Basilio, Sezione N ) in scala 1:10,000. Il DEM del 2000 da curve di livello, punti quotati e linee di drenaggio acquisite dalla Cartografia digitale in scala 1:10,000 presso l Ufficio Tecnico di Pisticci. Allo scopo di uniformare i Dems del 1986 e del 2000 a quello del 1949, anche essi sono stati costruiti con una risoluzione orizzontale di 20 m. L algoritmo utilizzato per l interpolazione spaziale è il Topogrid di ArcInfo (ESRI) che crea un modello digitale del terreno idrologicamente corretto, senza che venga perduta la continuità delle superfici, come invece in altri metodi quali kriging o spline (Ma r t í n e z -Ca s a s n o- va s, 2003). I tassi di incisione e di produzione di sedimenti sono stati calcolati attraverso la sottrazione di due DEMs ( ; ). Dalla sottrazione dei due DEMs deriva una nuova griglia con la differenza di quota per ogni cella costituente; un valore negativo viene interpretato come erosione (riduzione di superficie o approfondimento del gully), un valore positivo come riempimento, mentre un valore molto basso o nullo come situazione stabile. Al fine di minimizzare gli errori derivanti dalla sovrapposizione dei DEMs, come proposto da Ma r t í n e z -Ca s a s n o va s (2003), sono state considerate solo le differenze di quota all interno dell intervallo X±2SD (dove X è il valore medio delle differenze e SD è la deviazione standard) Il tasso di produzione di sedimenti è stato calcolato in base alla Eq. (1) (Ma r t í n e z -Ca s a s n o va s, 2003): SPT = (QD * GR 2 * GD) / AT

6 Produzione di sedimenti e tassi di erosione a medio termine nei gullies della Fossa Bradanica, Basilicata 61 Fig. 3 - Andamento della precipitazione totale annua (a) e dell intensità pluviometrica giornaliera (b), dell erosività (c), del quantitativo massimo di pioggia caduta in 5 giorni consecutivi (d), del numero annuo di giorni (e, f) e della frazione di precipitazioni totali annue (g, h) eccedenti il 90imo ed il 95imo percentile. Patterns of total annual rainfall (a), rainfall intensity (b), erosivity (c), greatest 5-day total rainfall (d), daily annual number (e, f) and fraction of total precipitation (g, h) above annual 90th and 95th percentile.

7 62 M. PICCARRETA et alii Ta b e l l a 2 / Ta b l e 2 Riassunto dei cambi nell uso del suolo dal 1954 al / Summary of land use change from 1954 to dove SPT = tasso di produzione di sedimenti (Mg ha -1 anno -1 ), QD = somma delle differenze di quota (m), GR = risoluzione orizzontale della griglia (m) (20 m, in questo caso), GD = densità dei grani (Mg m -3 ), A = superficie del gully (ha), T = intervallo di tempo studiato (anni). I depositi affetti da gullying sono composti principalmente da depositi marini terrazzati (sabbie e conglomerati) e, in misura minore, da suoli. Un valore di densità media di 2 Mg m -3, calcolato da Gu e r r i c c h i o & Me l i d o r o (1978), è stato utilizzato per stimare la massa dei sedimenti erosi. RISULTATI E DISCUSSIONI Caratterizzazione pluviometrica dell area di studio La precipitazione totale annua e l intensità pluviometrica giornaliera sono state analizzate e i risultati sono riportati in tab. 2. Le precipitazioni annuali durante il periodo analizzato variano da 257 a 1225 mm, con un valore medio di 577,7 mm. L andamento grafico dei trend (fig. 3 a, b) mostra chiaramente una tendenza al decremento sia delle precipitazioni totali che dell intensità pluviometrica giornaliera. Stessa tendenza è confermata anche per l erosività e la quantità massima di precipitazione caduta in cinque giorni consecutivi (fig. 3 c, d). Tuttavia per gli ultimi quindici anni di osservazione, si nota una tendenza positiva degli indici IPG e MAX5GG, ad indicare che gli eventi pluviometrici tendono ad essere caratterizzati da una magnitudo superiore che in passato. Allo scopo di verificare l andamento degli estremi, si è proceduto al calcolo del 90imo e del 95imo percentili delle precipitazioni giornaliere, che rappresentano rispettivamente soglie per indicare eventi estremi e fortemente estremi. Ne è risultato che il 90imo percentile delle precipitazioni totali annue corrisponde a 20,9 mm ed il 95imo percentile a 31,1 mm. Sono stati pertanto calcolati il numero dei giorni (N90, N95) e la frazione di precipitazioni totali eccedenti le stesse soglie (FRAC90, FRAC95). L andamento di questi indici (fig. 3 e, f, g, h) mostra come il numero e la frazione di precipitazioni per eventi estremi e fortemente estremi sia in netto decremento nel periodo di osservazione. Si è passati quindi ad analizzare l andamento dei cicli umido-secco. Il numero dei giorni secchi consecutivi, così come la lunghezza media dei periodi secchi è in costante decremento (fig. 4 a, b), laddove, invece, il numero dei giorni umidi consecutivi e la lunghezza media dei periodi umidi mostrano una tendenza negativa (fig. 4 c, d). Sulla base delle considerazioni fatte riguardo ai diversi indici analizzati, ne deriva uno scenario pluviometrico caratterizzato da un orizzonte secco sempre più allargato, con una tendenza delle piogge a concentrarsi in periodi più brevi ed intensi. La maggiore intensità non è legata all aumento della magnitudo di un singolo evento, quanto all aggregazione in giorni consecutivi di eventi piovosi di moderata intensità. L analisi aggiuntiva effettuata con lo Standardized Precipitation Index ha permesso di studiare in maggior dettaglio il ruolo dei cicli umido/secchi a scale temporali più larghe. I valori dello SPI a singola scala mensile (SPI 1 ) e trimestrale (SPI 3 ), sono stati calcolati e rappresentati graficamente (fig. 5 a e b). Dall analisi grafica emerge come il quadro climatico già descritto sia confermato. Negli ultimi anni la dimensione dei periodi secchi si sta sempre più allargando, intervallata da eventi piovosi di breve durata ma di intensità superiore rispetto al passato. Impatto antropico L analisi quali-quantitativa dei cambi dell uso del suolo dal 1954 al 2002 è stata effettuata ed i risultati sono mostrati in tab. 2 ed in fig. 6. Dall analisi quantitativa emerge che la maggiore pressione antropica si è registrata dal 1954 al 1986, mentre dal 1986 al 2002 non sono state fatte trasformazioni degne di nota. Più in dettaglio, cambiamenti nella gestione del suolo hanno riguardato essenzialmente seminativi, aree a macchia mediterranea ed aree boscate, mentre non si hanno grandissimi cambiamenti inerenti le infrastrutture e le coltivazioni (oliveti e vigneti). È bene sottolineare che la maggior parte di tali cambiamenti ha avuto luogo dopo gli anni 70. La coltura dei seminativi rappresenta sicuramente quella che ha causato i principali cambiamenti nella gestione del suolo. Nel corso degli anni, si è assistito ad un netto incremento delle aree a seminativo, dal 2% al 33% della superficie totale. Si tratta di monocoltura di frumento duro; l aratura si svolge nei mesi di Ottobre e Novembre, mentre la raccolta si effettua nei mesi estivi di Giugno, Luglio e Agosto, cosicché il suolo rimane completamente privo di copertura vegetale durante il

8 Produzione di sedimenti e tassi di erosione a medio termine nei gullies della Fossa Bradanica, Basilicata 63 Fig. 4 - Andamento della lunghezza media dei periodi secchi e umidi (a, c) e del massimo numero annuo di giorni secchi e umidi consecutivi (b, d). Mean annual spell lenghts of dry and wet days (a, c) and maximum annual number of consecutive dry and wet days (b, d). Fig. 5 - Andamento dell indice SPI a scala temporale (a) mensile e (b) trimestrale. SPI values for the periods of (a) 1 month and (b) 3 months.

9 64 M. PICCARRETA et alii Fig. 6 - Carte di uso del suolo ed andamento grafico delle variazioni durante il periodo per il Fosso la Noce. Carte di uso del suolo ed andamento grafico delle variazioni durante il periodo per il Fosso la Noce. semestre Settembre-Febbraio, quando gli eventi piovosi si fanno più intensi. Le aree a macchia mediterranea, caratterizzate prevalentemente da Pistacia lentiscus e steppe a Lygeum Spartum, hanno subito un netto decremento (dal 14% all 1.3% della superficie totale), dovuto alla bonifica a favore della produzione di cereali. Le aree boscate (prevalentemente cedui) sono diminuite anch esse a favore dei seminativi, passando dall 83% al 61% della superficie totale. Produzione di sedimento e tassi di erosione In figura 7 si riportano le differenze di quota stimate tramite la sottrazione dei DEMs multitemporali. Il tasso di erosione è stato calcolato attraverso la Eq. 1. Valori negativi indicano erosione (riduzione di superficie o approfondimento del gully), mentre valori positivi riempimento o aggradazione del gully; valori molto bassi o nulli indicano aree stabili. La quantità di materiale prodotto dal 1949 al 1986 è stato stimato in 8707,7 Mg (253,35 Mg/anno), corrispondente ad un tasso di erosione di 11,5 mm/anno, piuttosto basso se relazionato con quelli ottenuti per altri gully in ambiente Mediterraneo (Martínez-Casasnovas, 2003; Martínez-Casasnovas et alii, 2003; 2004). La mappa delle differenze di quota dimostra che il modello di erosione all interno del gully non è uniforme. Le aree di produzione di sedimento sono principalmente localizzate dove i processi di approfondimento sono più attivi, ossia a livello delle testate (fig. 8, sezione 1) e lungo l asse del gully. Qui sono più attivi forza viva del corso d acqua e movimenti di versante legati all opera di scalzamento al piede effettuato dal corso stesso. Nella zona di testata di riscontrano anche i tassi di erosione più alti, che sembrano essere principalmente legati al livellamento delle testate da parte dell uomo. Come si evince dalla sezione 1 di fig. 8, una delle testate del fosso La Noce è stata quasi del tutto spianata. I profili delle sezioni 2 e 3 di fig. 8, mostrano come il fosso La Noce sia caratterizzato da un profilo ad U, formato essenzialmente per effetto del deflusso concentrato, in cui i movimenti di massa sono importanti nel controllare il ritiro delle pareti laterali. L erosione dell area di testata ha portata alla deposizione ed alla stabilizzazione del fondovalle.

10 Produzione di sedimenti e tassi di erosione a medio termine nei gullies della Fossa Bradanica, Basilicata 65 Fig. 7 - Differenza delle quote del Fosso la Noce calcolate dalla sottrazione dei DEMs multitemporali. Elevation difference grid of Fosso La Noce computed from the multi-date DEMs. Fig. 8 - Confronto dei profili trasversali lungo il Fosso La Noce per gli anni 1949 e 1986 (per i siti dei profili vedi fig. 7). Comparison of transverse profiles across the Fosso La Noce for the years 1949 and 1986 (for locations of profiles see fig. 7). In particolare, la deposizione risulta essere molto elevata sulla sponda destra delle diverse ramificazioni, probabilmente come conseguenza della maggiore presenza di vegetazione, essendo esposti a Nord (fig. 8, sezione 2 e sezione 3). È importante notare che il dato di erosione ottenuto non deve essere relazionato alle caratteristiche climatiche precedenti al 1972; infatti, dall analisi di foto aeree del 1972 è emerso che i maggiori cambiamenti di uso del suolo sono successivi a questa data, in concomitanza con uno spostamento del clima in senso più arido e quindi con piogge meno efficaci (Pi c c a r r e ta et alii, 2004). Il modellamento dei versanti e delle aree limitrofe attraverso l utilizzo di mezzi pesanti, ha portato al decremento delle loro pendenza e ad un aumento del carico di sedimenti sciolti, che si sono andati inevitabilmente ad immagazzinare nel fondovalle del gully. La quantità di materiale prodotto dal 1986 al 2000 è stato stimato in 15059,8 Mg (1075,7 Mg/anno), che corrisponde ad un tasso di erosione pari a 52,7 mm/anno, molto più vicino a quelli misurati in altri ambienti mediterranei. Nel periodo considerato continua ad essere importante il fattore antropico. Come si evince dalla sezione 1 di fig. 9, il profilo longitudinale della testata del fosso La Noce nel 2000 è stato quasi completamente appiattito per la produzione di cereali. Il gully conserva un profilo ad U nel suo tratto finale (sezione 3 di fig. 9) mentre nella zona intermedia, a causa del livellamento antropico e del successivo approfondimento fluviale, è caratterizzato da un incipiente profilo a V. Emerge chiaramente che l azione di livellamento da parte dell uomo è stata massiccia ed è questa la causa della grossa produzione di sedimenti, sia nella zona di testata che nel tratto intermedio. Nel tratto finale, invece, ritroviamo una situazione simile a quella del periodo , con deposizione sulla sponda destra ed erosione sulla sinistra.

11 66 M. PICCARRETA et alii di mappare le zone di erosione e deposizione all interno dello stesso. Rispetto ad altri metodi tradizionali in cui si stima solo la produzione di sedimenti dovuta a deflusso superficiale, il metodo proposto considera anche il contributo di movimenti di massa, erosione delle testate ed incisione verticale e laterale (Ma r t í n e z -Ca s a s n o va s, 2003). Per il periodo , il tasso di produzione di sedimenti è stato stimato in 253,35 Mg/anno, corrispondente ad un tasso di erosione di 11,5 mm/anno, mentre la quantità di materiale prodotto dal 1986 al 2000 è stato stimato in 1075,7 Mg/anno, che corrisponde ad un tasso di erosione pari a 52,7 mm/anno. L analisi multitemporale di foto aeree e la redazione di mappe di uso del suolo per le annate 1954, 1986 e 2000, hanno confermato che l incremento della produzione di sedimenti è dovuto alla meccanizzazione agraria. L uomo è intervenuto con i mezzi pesanti livellando le testate del gully, favorendo così, da una parte l innesco di fenomeni di allagamento fangoso e dall altra la deposizione nel fondovalle di una grossa quantità di sedimenti. L accelerazione dei processi di erosione sembra invece legata alle modificazioni recenti del regime pluviometrico, sempre più caratterizzato da un allargamento dell orizzonte secco e da una tendenza delle precipitazioni più intense ad organizzarsi in macro-eventi di 3-4 giorni consecutivi di elevata magnitudo. La maggior parte di questi eventi, caratterizzati da elevata energia cinetica ed erosività, si scatena successivamente ad un periodo secco e quindi in condizioni di terreno asciutto, andando ad amplificare gli effetti erosivi. BIBLIOGRAFIA Fig. 9 - Confronto dei profili trasversali lungo il Fosso La Noce per gli anni 1986 e 2000 (per i siti dei profili vedi fig. 7). Comparison of transverse profiles across the Fosso La Noce for the years 1986 and 2000 (for locations of profiles see fig. 7). Il fatto che il tasso di erosione è aumentato e che il fenomeno di stabilizzazione del fondovalle osservato nel periodo non sia confermato per gli ultimi quindici anni di osservazione, sembrerebbe imputabile al cambiamento climatico. L organizzazione degli eventi pluviometrici in macroeventi di 3-4 giorni, ha acuito il fenomeno degli allagamenti fangosi e, soprattutto, ha favorito il trasporto a valle dei sedimenti prodotti. CONCLUSIONI In questo lavoro è stato applicato un metodo basato sulla sottrazione di modelli digitali del terreno multitemporali per valutare i tassi di produzione di sedimento e di erosione a medio termine ( ) di un gully permanente della Fossa Bradanica, il fosso La Noce, e Be n t i v e n g a M., Co lt o rt i M., Pr o s s e r G. & Tava r n e l l i E. (2004) - A new Interpretation of Terraces in the Taranto Gulf: the Role of Extensional Faulting. Geomorphology, 60, Ba l d u z z i A., Ca s n e d i R., Cr e s c e n t i U. & To n n a M. (1982) - Il Plio- Pleistocene del sottosuolo del bacino lucano (Avanfossa Appenninica). Geologica Romana, 21, Be t t s HD. & De Ro s e RC. (1999) - Digital elevation models as a tool for monitoring and measuring gully erosion. JAG, 1 (2), Be t t s HD., Tr u s t r u m NA. & De Ro s e RC. (2003) - Geomorphic changes in a complex gully system measured from sequential digital elevation. models, and implications for management. Earth Surface Processes Landforms, 28, Bi g i S., Ca n ta l a m e s s a G., Ce n t a m o r e E., Di d a s k a l o u P., Mi c a r e l l i A., Nisio S., Pe n n e s i T. & Po t e t t i M. (1996). The Periadriatic basin (Marche - Abruzzi sector, Central Italy) during the Plio- Pleistocene. Giornale di Geologia 3 rd series, 59, 1-2, Bo e n z i F., Ra d i n a B., Ri c c h e t t i G. & Va l d u g a A. (1971) - Note illustrative del F. «Matera» (II a Ed.) della Carta Geologica d Italia. Libreria dello Stato, Roma. Bo e n z i F., Pa l m e n t o l a G. & Va l d u g a A. (1976) - Caratteri geomorfologici dell area del Foglio «Matera». Bollettino Società Geologica Italiana, 95, Ca l a m i ta F., Co lt o rt i M., Pi e r u c c i n i P. & Pi z z i A. (1999) - Evoluzione strutturale e morfogenesi Plio-Quaternaria dell Appennino Umbro-Marchigiano tra il Pedappennino Umbro e la costa Adriatica. Bollettino Società Geologica Italiana, 118, Ca p o l o n g o D., Pe n n e t ta L., Pi c c a r r e ta M., Fa l l a c a r a G. & Bo e n z i F. (2008) - Spatial and temporal variations in soil erosion and deposition due to land-levelling in a semi-arid area of Basilicata (Southern Italy). Earth Surface Processes Landforms, 33, Cl a r k e ML. & Re n d e l l HM. (2000) - The impact of the farming

12 Produzione di sedimenti e tassi di erosione a medio termine nei gullies della Fossa Bradanica, Basilicata 67 practice of remodelling hillslope topography on badland morphology and soil erosion processes. Catena, 40, Da b a S., Ri e g e r W. & St r a u s s P. (2003) - Assessment of Gully erosion in Eastern Ethiopia Using Photogrammetric Techniques. Catena, 50, De Ro s e Rc., Go m e z B., Ma r d e n M. & Tr u s t r u m NA. (1998) - Gully erosion in mangatu forest, New Zealand, estimated from digital elevation models. Earth Surface Processes Landforms, 23, Fa u l k n e r H., Ru i z J., Zu k o w s k y j P. & Do w n w a r d S. (2003) - Erosion risk associated with rapid and extensive agricultural clearances on dispersive materials in southeast Spain. Environmental Science & Policy, 6, Guerricchio A. & Melidoro G. (1979) - Fenomeni franosi e neotettonici nelle argille grigio-azzurre calabriane di Pisticci (Lucania) con saggio di cartografia. Geologia Applicata ed Idrogeologia, 14, Ma r t í n e z -Ca s a s n o va s JA. (2003) - A spatial information technology approach for the mapping and quantification of gully erosion. Catena, 50, Ma r t í n e z -Ca s a s n o va s JA., An t ó n-fe r n á n d e z C. & Ra m o s MC. (2003) - Sediment production in large gullies of the Mediterranean area (NE Spain) from high resolution Digital elevation models and Geographichal Informaion Systems analysis. Earth Surface Processes Landforms, 28, Ma r t í n e z -Ca s a s n o va s JA., Ra m o s MC. & Po e s e n J. (2004) - Assessment of sidewall erosion in large gullies using multi-temporal DEMs and logistic regression analysis. Geomorphology, 58, Mc k e e T.B., Do e s k e n N.J. & Kl e i s t J. (1993) - The relationship of drought frequency and duration to time scales. Preprints, 8th Conference on Applied Climatology, January, Anaheim, CA, Amer. Meteor. Soc., Monaco C., Tortorici L. & Paltrinieri W. (1998) - Structural evolution of the Lucanian Apennines. Journal of Structural Geology, 20, Pata c c a E. & Sc a n d o n e P. (2001) - Late thrust propagation and sedimentary response in the thrust-belt foredeep system of the southern Apennines (Pliocene-Pleistocene). In: Vai, G.B., Martini, I.P. (Eds.), Anatomy of an Orogen: the Apennines and Adjacent Mediterranean Basins, Pi c c a r r e ta M., Ca p o l o n g o D. & Bo e n z i F. (2004) - Trend analysis of precipitation and drought in Basilicata from 1923 to 2000 within a Southern Italy context. International Journal of Climatology, 24, Pi c c a r r e ta M., Ca p o l o n g o D., Be n t i v e n g a M. & Pe n n e t ta L. (2005) - Influenza delle precipitazioni e dei cicli umido - secco sulla morfogenesi calanchiva in un area semi-arida della Basilicata (Italia Meridionale). Geografia Fisica e Dinamica Quaternaria, VII, Pi c c a r r e ta M., Ca p o l o n g o D., Bo e n z i F. & Be n t i v e n g a M. (2006a) - Implications of decadal changes in precipitation and land use policy to soil erosion in Basilicata, Italy. Catena, 65, Pi c c a r r e ta M., Fa u l k n e r H., Be n t i v e n g a M. & Ca p o l o n g o D. (2006b) - The influence of physico-chemical material properties on erosion processes in the badlands of Basilicata, Southern Italy. Geomorphology, 81, Po e s e n J., Na c h t e r g a e l e J., Ve r s t r a e t e n G. & Va l e n t i n C. (2003) - Gully erosion and environmental change: importance and research needs. Catena, 50, Re n d e l l H.M. (1986) - Soil erosion and land degradation in southern Italy. In: Fantechi R., Margaris NS., (Eds), Desertification in Europe. Commission of European Communities, Brussels, Ri c c h e t t i G. (1967) - Lineamenti geologici e morfologici della Media Valle del fiume Bradano. Bollettino Società Geologica Italiana, 86, Ri c c h e t t i G. (1981) - Contributo alla conoscenza strutturale della Fossa bradanica e delle Murge. Bollettino Società Geologica Italiana, 99, Robinson D.A. & Phillips C.P., (2001) - Crust development in relation to vegetation and agricultural practice on erosion susceptible, dispersive clay soils from central and southern Italy. Soil and Tillage Research, 60, 1-9. Se l l i R. (1962) - Il Paleogene nel quadro della geologia dell Italia centro-meridionale. Memorie della Società Geologica Italiana, 3, So n n i n o A., Co l o n n a N. & Sciortino M. (1998) - Evoluzione delle coltivazioni in Basilicata e degrado del territorio. Atti del II Forum Internazionale Politiche europee per combattere la desertificazione nel bacino mediterraneo, Matera. Va l e n t i n C., Po e s e n J. & Yo n g Li (2005) - Gully erosion: impacts, factor and control. Catena, 63, Wi s c h m e i e r W.H. & Sm i t h D.D. (1978) - Predicting rainfall erosion losses. A guide toconservation planning. USDA Agricultural Handbook No. 537, Washington, DC. Manoscritto pervenuto il 5 Aprile 2008; testo approvato per la stampa il 9 Ottobre 2008; curato da E. Tavarnelli