Di recente, una rivista internazionale di geoscienze ha pubblicato i risultati di uno studio condotto da ricercatori italiani sulle cause del collasso del ghiacciaio della Marmolada, che quattro anni fa (3 luglio 2022) causò la morte di 11 escursionisti. Lo studio rivela dettagli utili a comprendere il ruolo della tendenza al riscaldamento nell’amplificare la frequenza di questi fenomeni; inoltre, mostra come i “fattori fisici” che entrano in gioco si possono rilevare e analizzare con i moderni metodi di indagine ed elaborazione, permettendo così di monitorare i ghiacciai e costruire “modelli predittivi” per mitigare il rischio derivante dalla loro instabilità.
Di seguito descriverò come sono stati ottenuti questi risultati, cercando di aggirare i tecnicismi dell’articolo originale (rivolto agli esperti) e prendendo a paragone un fenomeno geologico simile, purtroppo a noi più familiare: le frane.
Gli elementi di una massa instabile
Il collasso di un ghiacciaio ha diversi elementi in comune con una frana e questo ha permesso ai ricercatori dell’articolo citato di trasferire le conoscenze acquisite in questo campo nell’analisi di un fenomeno meno studiato. Una frana comporta il distacco di una massa “litoide” (corpo di frana) e il suo scorrimento lungo una superficie variamente inclinata e irregolare. Il distacco e lo scorrimento richiedono il superamento dell’inerzia legata alla massa del corpo di frana e all’attrito lungo la superficie di scivolamento; ciò avviene per via della forza di gravità, ma non senza l’aiuto di processi che indeboliscono la resistenza inerziale e l’attrito.
Cosa rende una massa instabile
I principali fattori fisici che entrano in gioco nelle frane sono:
- l’inclinazione rispetto a una giacitura orizzontale (il cosiddetto “pendio”), che favorisce la conversione di una parte della forza di gravità in forza di scorrimento (che gli esperti chiamano “sforzo di taglio”);
- la composizione e struttura (grado di omogeneità) della massa instabile;
- il suo stato di deterioramento legato alla storia geologica (una massa che ha subito processi “stressanti” si comporta come un materiale usurato);
- l’esistenza di superfici di discontinuità fisica dovute a variazioni di composizione e struttura, quest’ultime dovute ad alterazioni delle proprietà originali (causate per esempio da fratture).
Il ruolo delle superfici di discontinuità è cruciale perché in loro corrispondenza si focalizzano altri fattori “predisponenti”, trasformandole di fatto in superfici di rottura e scorrimento delle frane. Tra questi fattori predisponenti il più pericoloso è la presenza di acqua (e altri fluidi); questo sia perché l’acqua fa da lubrificante, sia (soprattutto) perché esercita una pressione “negativa”, che agisce cioè contro la componente del peso del corpo di frana che lo terrebbe aderente alla superficie (un po’ come nel caso della spinta di galleggiamento).
Marmolada. © kordula vahle via pixabay.com
“Frane” di ghiaccio
Nel caso del ghiacciaio della Marmolada sono stati esaminati i principali fattori fisici in grado di indebolire la resistenza al distacco e allo scorrimento; tra questi: un reticolo di crepe di varie dimensioni; tracce di scioglimento-ricongelamento e di deformazioni indotte dallo scorrimento del ghiacciaio (quello lento e impercettibile che avviene normalmente), entrambi fattori “usuranti” in termini di resistenza strutturale; il ruolo critico dell’acqua di scongelamento, in grado di infiltrarsi nelle fratture e di concentrarsi lungo la superficie di discontinuità al contatto tra ghiacciaio e roccia sottostante, di fatto una potenziale superficie di distacco.
A questo punto è facile capire il ruolo di un altro parametro fisico non menzionato prima perché abbastanza irrilevante nel caso delle frane litoidi: la temperatura. Il riscaldamento atmosferico non solo indebolisce strutturalmente il ghiacciaio, ma aumenta il flusso dell’acqua di infiltrazione e quindi amplifica la sua efficacia in termini di azione lubrificante e pressione negativa. Continuando con il paragone, nel caso dei ghiacciai i periodi prolungati di temperatura elevata hanno lo stesso effetto dei periodi di piogge intense nel caso delle frane.
Il superamento dell’equilibrio critico
Semplificando al massimo, tutto ciò che abbiamo descritto può essere espresso dal valore che assumono due forze contrapposte:
- la resistenza allo sforzo di taglio, cioè alla tendenza a scorrere;
- lo sforzo di taglio che effettivamente agisce lungo le superfici di discontinuità basali e laterali (dipendente, oltre che dai fattori fisici descritti, anche da forma, estensione e spessore del ghiacciaio).
I ricercatori sono riusciti ad assegnare un valore alle due forze contrapposte nel ghiacciaio della Marmolada poco prima del collasso. Hanno così scoperto che si era prossimi ai valori di soglia della stabilità, per cui il ghiacciaio si trovava in uno stato di equilibrio critico. Inoltre, basandosi sui dati delle temperature medie giornaliere e mensili nei mesi e nei giorni immediatamente precedenti all’evento, gli autori dell’articolo hanno stabilito che le temperature particolarmente alte di quel periodo hanno provocato liquefazione e aumento della pressione dell’acqua alla base del ghiacciaio tali da superare l’equilibrio critico e indurre il collasso del ghiacciaio.
Modelli per prevedere il collasso dei ghiacciai: “work in progress”
Questo risultato ha permesso anche la messa a punto di un modello 3D per valutare l’equilibrio di un qualunque ghiacciaio attraverso la definizione degli stessi parametri; si tratta quindi di uno strumento di monitoraggio utile alla prevenzione del rischio da eventi come quello della Marmolada.
A questo punto può essere utile una considerazione generale. Nella costruzione di questi modelli i ricercatori affrontano un problema complesso e difficile da risolvere: semplificare la realtà di un fenomeno in modo da renderla trattabile da un puto di vista matematico.
Mettiamola così: le variabili che entrano in gioco nei fenomeni geologici sono talmente tante che un’eventuale equazione descrittiva di tali fenomeni (su cui basare una previsione) risulterebbe irrisolvibile anche con il più potente dei computer moderni. È necessario quindi introdurre delle semplificazioni mirate a ottenere un’equazione che possa essere risolta; la bravura dei ricercatori sta nel far sì che queste semplificazioni non inficino l’attendibilità del risultato in termini di affidabilità della previsione.
Più le nostre capacità di calcolo aumenteranno, minori saranno le semplificazioni introdotte nei modelli geologici e l’approssimazione delle loro previsioni. È importante essere consapevoli di questo per non essere poi troppo severi verso la scienza e gli scienziati quando le loro risposte ai problemi legati ai rischi naturali non sono precise come vorremmo: la previsione dei fenomeni geologici è (e sarà sempre) un “work in progress”.
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