Massi rotolanti al servizio della scienza: i ricercatori dell’SLF stanno studiando l’azione protettiva ottimale dei boschi contro le frane e l’effetto del legno morto.
Già nel XIV secolo, in determinati boschi era vietato sradicare gli alberi perché ci si era accorti che questi ultimi proteggevano dalle valanghe. Tuttavia, i boschi proteggono anche dalle frane, che dovrebbero aumentare nelle Alpi a causa dei cambiamenti climatici assieme ad altri pericoli naturali gravitativi come valanghe, colate detritiche e cadute di massi.
Massi ad alta tecnologia sui pendii ripidi
«EOTA221, 200kg. 3, 2, 1 - Go», prima di far rotolare il masso con mani e piedi, il ricercatore dell’SLF Andrin Caviezel ne scandisce forma e dimensioni. In un luogo riparato più a valle, l’esperto di frane Adrian Ringenbach aspetta impaziente con i colleghi di vedere se e come il masso arriverà. Dopo ogni lancio viene misurato il punto di arresto. Non tutti i massi raggiungono tuttavia il piede del pendio: in tal caso occorre arrampicarsi lungo il ripido declivio, che presenta mediamente una pendenza di 37°, con singoli tratti che superano addirittura i 50°. «La sola misurazione ha rappresentato una sfida», afferma il dottorando Ringenbach, «ma con due team di misurazione siamo riusciti ad aumentare l’efficienza».
Durante gli esperimenti nella gola dello Schraubach a Schiers (GR) a 760 m s.l.m., sono stati impiegati gli stessi massi già utilizzati per gli esperimenti sulle frane presso il passo Flüela. I macigni di calcestruzzo, prodotti nell’officina dell’SLF, contengono al loro interno sensori che rilevano la velocità di rotazione e l’accelerazione di impatto ad alta risoluzione temporale. In combinazione con i filmati delle videocamere installate sul pendio, ciò consente di ricostruire completamente le traiettorie dei massi.
Contrariamente agli esperimenti al passo Flüela, nei test condotti nella gola dello Schraubach la visuale sulla traiettoria era molto limitata a causa del bosco che non consentiva di filmare dal pendio opposto. Per questo motivo lungo i 280 m di tracciato sono state installate complessivamente 14 videocamere per registrare senza interruzioni la traiettoria dei massi. In precedenza, l’intero declivio era stato misurato tramite LiDAR ad alta risoluzione (v. filmato/foto). Complessivamente, nelle 12 giornate di test, sono stati lanciati giù dal pendio circa 200 massi con e senza sensori, tra i 30 e gli 800 kg.
Barriere ed effetto tunnel
Gli esperimenti avevano in primo luogo due obiettivi: innanzitutto, indagare quale sia l’influenza della forma dei massi sulla traiettoria e sul punto di arresto nelle aree boschive; inoltre, scoprire quale effetto eserciti la struttura del bosco e in particolare il legno morto a terra. Lungo la traiettoria c’erano diversi tronchi d’albero, soprattutto abeti rossi abbattuti dalla tempesta Burglind nel gennaio 2018.
In sei esperimenti nell’estate e nell’autunno 2019 è stato possibile rilevare innanzitutto l’effetto barriera degli alberi a terra; a mostrare la maggiore efficacia sono stati i tronchi con un diametro di 30-59 cm. Allo stesso modo, è stato osservato un effetto tunnel: a causa di rami in grado di sostenerli o di piccole conche, diversi tronchi non poggiavano completamente sul terreno. I massi più piccoli hanno potuto quindi in alcuni casi rotolare sotto a questi ultimi. Ciò ha portato a risultati imprevisti: massi piuttosto piccoli (45 kg) si sono fermati più a valle rispetto a quelli di media grandezza (200 kg).
Primi risultati sorprendenti
Nel dicembre 2019, il legno morto è stato rimosso dal pendio e nell’aprile 2020 è stato possibile svolgere i primi esperimenti in sua assenza. Sintetizzando i risultati, i massi a forma di ruota si sono arrestati mediamente prima di quelli cubici. Un risultato sorprendente, visto che finora i test sul passo Flüela avevano evidenziato esattamente il contrario: in quel caso i massi a forma di ruota presentavano tendenzialmente una gittata maggiore, ma di certo anche una maggiore dispersione laterale. Anche a Schiers la distanza maggiore è stata raggiunta da un masso forma di ruota, tuttavia la maggior parte dei macigni con questa forma si è fermata nella parte superiore del pendio. «Ce lo spieghiamo con il fatto che l’impatto contro gli alberi fa perdere al masso la configurazione a ruota. Non appena si mette a scivolare di piatto sul terreno, normalmente il notevole attrito lo ferma», commenta Ringenbach. Dopo un contatto con un albero, i massi cubici hanno invece continuato la loro corsa, seppur rallentati.
Come ipotizzato, il legno morto e le radici sradicate hanno evidenziato un notevole effetto: un numero nettamente maggiore di massi si è fermato dietro ad alberi a terra piuttosto che in piedi. Il risultato è stato netto in particolare per i massi cubici da 800 kg: mentre con il legno morto solo quattro massi su dieci hanno raggiunto il piede del pendio, senza legname a terra sono stati nove su dieci. Per i massi di dimensioni minori il risultato è un po’ meno chiaro. «Ipotizziamo che ciò dipenda dalla pendenza del pendio leggermente inferiore e dalle rugosità della superficie, che nell’area sgombrata dai tronchi rimane elevata anche dopo la loro rimozione. Anche senza i tronchi a terra, diversi massi di piccole dimensioni si sono fermati nell’area dove prima c’era il legno morto», prosegue il trentatreenne dottorando.
I dati acquisiti servono per calibrare il software RAMMS, che consente di simulare valanghe, frane e colate detritiche. I risultati della ricerca forniscono preziose indicazioni per comprendere dove e quanto legno morto deve essere lasciato nel bosco per ottenere la massima efficienza possibile nell’azione protettiva e nella cura del bosco stesso.
Enorme altezza di rimbalzo di un masso a forma di ruota. La causa è l’elevata velocità che il masso raggiunge prima del rimbalzo nell’ex sezione con legno morto. Video: A. Ringenbach, SLF
Il motivo per cui i massi a forma di ruota percorrono mediamente una distanza inferiore? Dopo l’impatto contro un albero in piedi, il masso perde la configurazione a ruota. Scivolando di piatto sul terreno, l’attrito è troppo elevato e il masso si blocca nella ex sezione con legno morto.
Ringraziamo il Comune di Schiers per aver messo a disposizione il bosco per gli esperimenti.
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