Fiumi intermittenti: piccoli corsi d’acqua influenzano una (più) estesa rete globale

Fiume non perenne nei pressi di Amerzgane, Marocco centrale, monti dell'Atlante

La dinamica naturale dei fiumi prevede che questi, in quanto sistemi vivi e dinamici, si possano espandere e contrarre in risposta a fattori climatici, producendo così un'alternanza tra fasi di flusso e di asciutta lungo molteplici tratti dei reticoli idrografici. Di fiumi intermittenti ci eravamo già occupati qualche anno fa, riferendo di una prima mappa dei corsi d'acqua che cessano periodicamente di scorrere. Ora una ricerca, pubblicata recentemente su Nature Water e condotta da un team di ricerca del dipartimento di Ingegneria Civile, Edile e Ambientale dell'Università di Padova, fornisce nuovi dati affinando la metodologia utilizzando un modello basato su leggi di scala, consentendo di aggiornare le stime a livello globale. Circa l’80% della rete fluviale mondiale risulta essere non perenne, smettendo cioè di fluire almeno un giorno all'anno: per esempio, in Veneto oltre la metà del reticolo idrografico è costituita da tratti non-perenni. 

Lo studio Headwater streams control the non-perennial fraction of the global river network mette in evidenza come “le reti fluviali del pianeta siano più estese di quanto comunemente rappresentato: considerando l'intera trama dei corsi d'acqua, la loro lunghezza complessiva raggiunge valori compresi tra 1,2 e 1,5 miliardi di chilometri. Di questa rete, circa tre quarti è costituita da corsi d'acqua che si asciugano periodicamente. Questa diffusione è legata alla struttura stessa delle reti fluviali, dominate da una miriade di piccoli corsi d’acqua dinamici, che si attivano e si disattivano in risposta alle precipitazioni e alle condizioni idrologiche locali. Il loro comportamento influenza il funzionamento dell’intero sistema fluviale, lasciando una traccia evidente anche nei bacini idrografici di grandi dimensioni”.  

Abbiamo intervistato Gianluca Botter e Francesca Barone, autori della ricerca insieme a Nicola Durighetto. Lo studio nasce da un progetto ERC, dedicato al monitoraggio delle dinamiche di espansione e contrazione dei reticoli idrografici, e si sviluppa “attraverso un lavoro di ricerca che ci ha consentito di acquisire nuovi dati sperimentali e raccogliere quanto disponibile in letteratura”, spiega Gianluca Botter a Il Bo Live. “Il pilastro su cui il nostro studio si è basato è un lavoro, pubblicato su Nature nel 2021, che aveva catturato la nostra attenzione: in quello studio la lunghezza complessiva della rete mondiale risultava incredibilmente bassa. Ci siamo resi conto che erano stati trascurati tutti i canali con un’area a monte inferiore ai dieci chilometri quadrati, un valore molto ampio. Utilizzando leggi di scala, abbiamo stimato che in quello studio mancasse di fatto il 95% del reticolo idrografico globale. Ci siamo chiesti come sarebbero cambiati i numeri includendo tutta quella gran parte di piccoli torrenti e ruscelli minori che erano stati trascurati ma che costituiscono la maggioranza dei corsi d'acqua, in termini di lunghezza, a livello globale”.

Ripensare il fiume

"Abbiamo sviluppato una teoria in grado di mettere insieme i pattern a larga scala, emersi dallo studio già disponibile, con i dati di campo raccolti da noi in piccoli bacini. Così facendo abbiamo potuto estendere lo studio precedente. I valori dichiarati in precedenza sono fortemente suscettibili dell'assenza di questi piccoli corsi d'acqua e i nuovi risultati mostrano che i torrenti non perenni non sono semplicemente la maggioranza, stimata in precedenza tra il 50 e il 60%, ma i numeri sono molto più grandi: abbiamo stimato un range che va dal 70 al 78%, dimostrando che questa predominanza dei fiumi intermittenti è più evidente di quanto si pensasse, perché l’alternanza tra fase di asciutta e di flusso è sperimentata dai piccoli torrenti montani in maniera più significativa rispetto ai canali più grandi collocati verso valle".

Secondo il gruppo di ricerca, i risultati portano a chiedersi cosa sia effettivamente un fiume. “Siamo abituati a pensarlo come una linea su una mappa, in realtà è qualcosa di complesso che cambia nel tempo. Il tentativo di definire il dominio di pertinenza fluviale introduce una domanda la cui risposta va ripensata, con implicazioni amministrative e politiche. Inoltre, questo risultato smentisce la validità del concetto di Deflusso Minimo Vitale come specchio della naturalità del fiume: persiste l'idea che un fiume con una minima quantità d’acqua costante tutto l’anno sia un fiume in salute, ma questo contraddice evidenze ecologiche note da anni. Un fiume naturale può non solo sperimentare variabilità estreme con portate di magra e piena, ma può addirittura asciugarsi per diversi giorni o mesi e continuare a supportare importanti servizi ecosistemici. La sua naturalità si misura rispetto al regime idrogeologico naturale, inclusi i periodi di siccità a cui gli organismi si sono adattati".

Tecnologia ed esplorazione "umana" 

Mappare i corsi intermittenti è complicato e, per questo, prevede l'utilizzo di diverse tecnologie. “Abbiamo combinato immagini satellitari, droni con fotocamere termiche, sensori elettrici e abbiamo camminato lungo i corsi d'acqua in terreni anche piuttosto impervi per avere un riscontro visivo. Al momento, l'utilizzo di fototrappole distribuite lungo il reticolo sembra essere una tecnica particolarmente promettente: non è invasiva e la fotocamera resta fuori dall'alveo. Gli ultimi sviluppi suggeriscono che possano essere messi in piedi algoritmi in grado di stimare in maniera automatica la presenza o l'assenza d'acqua semplicemente analizzando l'immagine con strumenti di machine learning".

Sfide future

Lo studio rivela che, a causa dell'abbondanza di piccoli corsi d'acqua di montagna, l'effetto dell'umidità e dell'essiccazione dei canali nelle sorgenti persiste anche in bacini molto più grandi. La prevalenza sistematica di corsi d'acqua non perenni in bacini idrografici di diverse dimensioni richiede un cambio di paradigma nella scienza delle acque. Questi risultati mettono in discussione l’idea che il dominio fluviale resti sempre uguale, dalle sorgenti alla foce: la dinamicità ha implicazioni dirette per la qualità dell’acqua, i cicli biogeochimici, la biodiversità e i servizi ecosistemici offerti dal reticolo idrografico. 

"Gli scenari di ricerca sono tantissimi. La prima sfida è quella di incorporare queste dinamiche nei modelli esistenti. Storicamente, la struttura della rete è un input del modello (un dato fisso); invece, questi studi evidenziano che la lunghezza attiva del reticolo evolve nel tempo. Se vogliamo capire il funzionamento dei bacini, dobbiamo ricordare che questa rete regola la connettività tra ambiente acquatico e terrestre, determinando i tempi di risposta: quanto impiega l’acqua ad arrivare alla sezione di chiusura dopo la pioggia? Il materiale organico, i sedimenti e i contaminanti risentono del fatto che le reti sono dinamiche. L'acqua viaggia molto più velocemente nel canale che fuori; questa differenza di velocità regola l'impatto sulla qualità e sulla quantità delle acque anche in bacini molto grandi".