L'evoluzione del ghiaccio sotterraneo del Canin in 3D

A cura di Andrea Securo e Renato R. Colucci

Un articolo appena pubblicato on-line sulla rivista scientifica internazionale Progress in Physical Geography a mano di due componenti della Società Meteorologica Alpino-Adriatica, ridefinisce la metodologia alla base dello studio dell'evoluzione della criosfera sotterranea montana. L'applicazione di un approccio fotogrammetrico permetterà di monitorare con dettaglio altissimo le variazioni dei depositi di ghiaccio nel corso del tempo

Le metodologie usate. La Structure from Motion Multi View Stereo (SfM-MVS) (simile alla fotogrammetria) è stata utilizzata per la ricostruzione 3D delle cavità. Il Ground Penetrating Radar è stato invece utilizzato per il calcolo dei volumi e degli spessori di ghiaccio. Il confronto fra diversi rilievi SfM-MVS ha permesso il calcolo delle variazioni di volume nel tempo.


I depositi di ghiaccio in grotta, parte della criosfera sotterranea, stanno subendo delle significative perdite in volume a livello globale. I tassi di fusione, in aumento negli ultimi anni, minacciano la preservazione di queste spesso sottovalutate fonti di informazioni paleoclimatiche.


Sebbene l’intera comunità scientifica sia concorde su questo aspetto, manca una stima precisa di come questi depositi stiano effettivamente reagendo agli attuali cambiamenti climatici, soprattutto in termini di variazioni di volume.


L'anteprima del lavoro scientifico appena pubblicato. Cliccandoci sopra si viene reindirizzati al lavoro originale


Si inserisce in questo contesto il lavoro “Long-term mass-balance monitoring and evolution of ice in caves through structure from motion–multi-view stereo and ground-penetrating radar techniques” da poco pubblicato sulla rivista scientifica internazionale Progress in Physical Geopgraphy. Tra gli autori del lavoro Renato R. Colucci e Andrea Securo, entrambi della Società Meteorologica Alpino-Adriatica che è partner del progetto di ricerca.


Il lavoro si pone come obiettivo la ridefinizione della metodologia alla base dello studio dell’evoluzione dei depositi di ghiaccio permanente in grotta, con un approccio multidisciplinare. Sono infatti utilizzate la Structure from Motion (SfM), per la ricostruzione 3D e il calcolo dei bilanci di massa, e il Ground Penetrating Radar (GPR), per la misura dei volumi e degli spessori del ghiaccio.


Ricostruzione 3D (mesh) di una delle cavità analizzate.


Fino ad ora le variazioni di spessore della criosfera sotterranea si sono misurate in maniera puntuale, tramite questa metodologia si passa invece ad un calcolo in 3D basato su nuvole di punti. La Structure From Motion permette di raggiungere una risoluzione sub-centimetrica utilizzando una strumentazione leggera, portatile ed economica, perfetta per rilievi in ambienti difficili come quelli delle cavità alpine.


Le 14 acquisizioni eseguite fra il 2017 e il 2020 in due cavità del Massiccio del Monte Canin (Alpi Giulie), combinate con dei rilievi GPR precedenti (2012), hanno permesso il calcolo preciso delle variazioni di volume osservate all’interno delle cavità e la stima dei volumi totali.

SfM e GPR si dimostrano essere una valida combinazione per ottenere un imaging completo e preciso dei depositi di ghiaccio permanente in grotta e delle loro variazioni a medio-lungo termine.

Esempio di confronto stagionale (luglio-ottobre) fra le scene acquisite. Il soffitto e le pareti della cavità vengono presi come riferimento e non sono presenti in questa immagine. Oltre alle variazioni di volume in m3 è possibile ottenere anche la distribuzione spaziale delle variazioni all’interno della cavità. M3C2 (Multiscale Model to Model Cloud Comparison) è il nome dell’algoritmo utilizzato per le i confronti di volume.


Le potenzialità e le future applicazioni di questo approccio verranno ulteriormente studiate ed approfondite in diversi siti del Friuli-Venezia Giulia tramite un progetto di ricerca da poco iniziato.


Le attività di ricerca sulla criosfera sotterranea nelle aree carsiche di alta quota del Friuli Venezia Giulia saranno realizzate infatti all'interno del progetto CryoKarst - Cryosphere in the Karstic environments of Friuli Venezia Giulia grazie ad un accordo operativo stipulato tra l'Istituto di Scienze Polari (CNR-ISP) ed il Servizio Geologico della Regione Autonoma Friuli Venezia Giulia.


Interno di una delle cavità studiate ricostruito in 3D (mesh). Si noti la presenza di alcuni punti di controllo (Ground Control Points), utilizzati per scalare il modello a dimensioni reali.


Il progetto ha tra gli obiettivi primari lo sviluppo di tecniche di rilevamento in ambienti glaciali ipogei e l'implementazione del catasto speleologico regionale attraverso la revisione del Catasto stesso, la stesura di un protocollo di rilevamento, l'organizzazione di eventi formativi, il monitoraggio e studio delle interazioni clima-criosfera negli ambienti glaciali sotterranei dell'area pilota del Monte Canin (clima, paleoclima, geomorfologia ed evoluzione del permafrost), lo sviluppo e la sperimentazione di tecniche SfM.MVS per l'esecuzione di rilievi tridimensionali e l'evoluzione dei depositi nel corso del tempo.


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Andrea Securo, primo autore del lavoro, è assegnista di ricerca presso l'Istituto di Scienze Polari del Consiglio Nazionale delle Ricerche (ISP-CNR) e lavora presso la sede triestina del CNR, Area Science Park a Basovizza, sotto la guida di Renato R. Colucci, ricercatore ISP-CNR e responsabile scientifico del progetto CryoKrast.

Entrambi sono membri della Società Meteorologica Alpino-Adriatica, mentre Colucci è anche un socio della società speleologica Commmissione Grotte E. Boegan, Società Alpina delle Giulie, Sezione di Trieste del CAI.


Per richiedere una copia integrale del lavoro originale a scopi scientifici o didattici è possibile scrivere agli autori agli indirizzi nome.cognome@isp.cnr.it




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