Florian Schäfli (a sinistra) e Adrian Wicki (a destra) installano sensori di umidità del suolo per aiutare a verificare le misurazioni della tomografia a resistività elettrica (ERT). Ciò richiede lo scavo di una trincea che si è riempita di nuovo dopo l'installazione dei sensori. ERT utilizza una serie di elettrodi nel terreno per misurare la resistenza elettrica del terreno. Credito:Stefan Boss
Solo negli Stati Uniti, ogni anno si registrano alcune dozzine di morti per frana. Succedono spesso quando la gravità trascina rocce e terreno lungo un pendio instabile. L'innesco può essere causato da eventi naturali come pioggia o scioglimento della neve. L'acqua in eccesso indebolisce improvvisamente il pendio e cede.
Le frane si verificano rapidamente. Pertanto, è fondamentale per i governi monitorare le condizioni e fornire avvisi nelle aree soggette a frane durante i periodi in cui è più probabile che si verifichino frane. Tali avvertimenti possono salvare vite umane, afferma lo scienziato del suolo Adrian Wicki.
"Le frane sono un grave pericolo naturale nelle regioni montuose. Se le autorità e il pubblico vengono avvisati prima di un evento, le persone e le merci possono essere evacuate e portate in salvo", afferma Wicki.
Wicki è ricercatore presso l'Istituto Federale Svizzero per la Ricerca su Foresta, Neve e Paesaggio e ha studiato nuovi metodi per il monitoraggio delle frane. In particolare, ha cercato nuovi modi per monitorare l'umidità del suolo, uno dei principali fattori predittivi delle frane.
La ricerca è stata recentemente pubblicata sul Vadose Zone Journal .
Nello studio, Wicki e il ricercatore Christian Hauck hanno studiato la tomografia a resistività elettrica, o ERT. ERT utilizza una serie di elettrodi nel terreno per misurare la resistenza elettrica del terreno. Quando l'umidità del suolo aumenta, la resistenza diminuisce, perché l'acqua è un buon conduttore di elettricità. Quindi l'ERT può servire come una buona misura del contenuto d'acqua dei suoli.
La tecnica ha diversi vantaggi rispetto ad altri sistemi di monitoraggio del suolo. Questi in genere posizionano sensori dell'acqua dedicati in buche nel terreno.
"ERT è in grado di rilevare la variazione spaziale dell'infiltrazione d'acqua nel terreno. Questo è importante in luoghi in cui il processo di infiltrazione è molto vario", afferma Wicki. "Inoltre, il terreno non viene disturbato durante l'installazione del sistema, il che è molto importante per l'accuratezza della misurazione."
Christian Rickli misura la frana avvenuta a circa trecento metri dal sito di studio in Svizzera. L'osservazione di una vera frana ha aiutato gli scienziati a valutare quanto bene la tomografia a resistività elettrica (ERT) potrebbe funzionare per fornire allarmi precoci per mantenere al sicuro i residenti vicino alle aree soggette a frane. Credito:Adrian Wicki
Nel loro lavoro, Wicki e Hauck hanno studiato un pendio soggetto a frana nella regione del Napf in Svizzera. Hanno posizionato sensori ERT lungo il pendio e misurato i cambiamenti nelle proprietà elettriche per quasi 10 mesi. Il sistema ERT è stato confrontato con le tradizionali sonde di umidità del suolo.
Gli scienziati hanno scoperto che ERT offriva dati di alta qualità sui cambiamenti nell'umidità del suolo.
"Ha rappresentato con successo le informazioni più preziose che abbiamo già ottenuto dai sensori di umidità del suolo. È stato in grado di distinguere tra condizioni critiche e non critiche per l'innesco di frane", afferma Wicki.
Lo studio ha anche catturato una vera frana. Verso la fine del periodo di studio, si è verificata una frana poco profonda a circa trecento metri di distanza dai sensori ERT. L'osservazione di una frana può aiutare gli scienziati ad addestrare i loro metodi per il mondo reale.
"La frana ha contribuito a confermare i risultati secondo cui le condizioni di saturazione critica possono essere rilevate e differenziate da situazioni non critiche", afferma Wicki.
Sebbene l'ERT abbia ottenuto buoni risultati nella misurazione dell'umidità del suolo, c'è ancora più ricerca da fare. Il sistema era soggetto a errori quando il terreno era molto umido. E trarrebbero vantaggio dai test di laboratorio per garantire che le misurazioni siano più affidabili. Tuttavia, ERT è una tecnologia promettente per aree specifiche.
"Potrebbe essere implementato in luoghi in cui l'infiltrazione è molto varia o dove è difficile installare sensori in situ nel terreno perché il terreno è molto roccioso o poco profondo. Poiché il metodo è più costoso dei sensori in situ, potrebbe essere installato solo in posizioni selezionate", afferma Wicki.
Grazie a metodi come ERT e altri tipi di monitoraggio delle frane, i residenti nelle aree soggette a frane possono fidarsi che ci sono modi per proteggersi dai pericoli. "È possibile rilevare situazioni critiche per l'innesco di frane", afferma Wicki. "Pertanto, è importante fidarsi delle autorità e seguire i sistemi di allerta in atto". + Esplora ulteriormente
