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Un team di ricercatori ha prodotto la prima mappatura sistematica delle aree endoreiche, delle doline e delle sorgenti del massiccio carsico del Matese, aprendo nuove prospettive per la gestione delle risorse idriche dell’Appennino centro-meridionale

Il Massiccio Carsico del Matese: un Acquifero Strategico

Il massiccio del Matese, al confine tra Campania e Molise, è uno dei sistemi carsici più estesi e idrologicamente rilevanti dell’Italia meridionale.

Con una superficie di circa 540 km² e quote che vanno dai 50 m fino ai 2050 m del Monte Miletto, questo massiccio calcareo alimenta sorgenti che riforniscono d’acqua milioni di persone attraverso l’Acquedotto Campano, che serve l’area di Napoli, e l’Acquedotto del Biferno, che serve il Molise.

La roccia del Matese è prevalentemente calcarea, di età triassico-miocenica, con uno spessore stimato tra i 2500 e i 3000 metri.

Questa sequenza altamente permeabile costituisce l’acquifero carsico principale.

Le precipitazioni medie annue nella zona del Lago Matese si attestano attorno a 1808 mm/anno, con gran parte delle piogge invernali che cadono sotto forma di neve oltre i 1000 m di quota.

Nel 2023, i ricercatori Giovanni Leone, Vincenzo Catani, Marco Pagnozzi, Michele Ginolfi, Giovanni Testa, Lorenzo Esposito e Francesco Fiorillo hanno pubblicato sul Journal of Maps uno studio che per la prima volta traccia una cartografia organica e georeferenziata di tutti i principali elementi idrologici del massiccio: aree endoreiche, doline, ponor, grotte e sorgenti carsiche.

La Metodologia: DEM ad Alta Risoluzione e Analisi GIS

Per realizzare la mappatura, il gruppo di ricerca ha utilizzato Modelli Digitali del Terreno (DEM) ad alta risoluzione: 1 metro e 5 metri di griglia. Attraverso strumenti di analisi GIS, ha identificato e perimetrato le depressioni chiuse che caratterizzano la superficie del massiccio. Per la localizzazione di ponor, grotte e sorgenti, i ricercatori hanno invece attinto alla cartografia esistente e alla letteratura scientifica specializzata.

Il risultato finale è un file vettoriale georeferenziato, disponibile in open access come materiale supplementare all’articolo, che rappresenta in modo integrato tutte le strutture idrologiche. Uno strumento subito spendibile in ambito gestionale e in ambito di ricerca applicata.

La scelta di combinare due risoluzioni differenti ha consentito di bilanciare il dettaglio morfologico con la copertura territoriale complessiva del massiccio.

Aree Endoreiche: il 31% del Massiccio non Drena Verso l’Esterno

Uno dei risultati più significativi dello studio riguarda le aree endoreiche, ovvero quelle zone in cui le acque meteoriche non defluiscono verso corsi d’acqua esterni ma si infiltrano direttamente nel sottosuolo carsico attraverso ponor e doline.

I ricercatori hanno identificato 321 aree endoreiche, che occupano complessivamente il 31% della superficie del massiccio, pari a circa 167 km². La maggior parte di esse, 271 su 321, ha dimensioni inferiori a 0,33 km². Le restanti corrispondono a strutture più ampie, tra le quali spicca il Polje del Lago Matese, la maggiore depressione endoreica del massiccio, con circa 43-45 km² di estensione e un’evoluzione morfologica controllata da faglie normali.

Nelle aree endoreiche, tutta l’acqua che cade non può uscire in superficie: si concentra nelle depressioni e scende nel sottosuolo attraverso gli inghiottitoi presenti sul fondo. I modelli idrologici stimano che circa il 70% delle precipitazioni nette da evapotraspirazione si infiltri ricaricando l’acquifero, contro il 30% che defluisce come ruscellamento superficiale.

Tra le aree endoreiche principali documentate nello studio si trovano anche i bacini del Lago di Letino e del Lago di Gallo Matese, entrambi artificiali, costruiti nella seconda metà del Novecento sbarrando corsi d’acqua che in passato si inabissavano naturalmente in ponor.

489 Doline Mappate: Soluzione e Collasso

Lo studio censisce 489 doline nel massiccio, classificate in due categorie geneticamente distinte.

Le doline di soluzione sono 433, pari a circa l’88% del totale. Si formano per dissoluzione chimica del calcare da parte dell’acqua meteorica e si trovano prevalentemente nelle zone di ricarica del massiccio, ovvero nelle aree sommitali.

Le doline di collasso sono invece 56. Nascono dal cedimento del tetto di cavità sotterranee ed emergono nelle zone di scarico del massiccio, in prossimità delle sorgenti basali. La loro presenza in queste aree è stata messa in relazione con flussi ascendenti di acque sotterranee ricche in CO? e H?S, gas di origine profonda che aumentano la dissoluzione delle rocce dal basso verso l’alto.

Un caso emblematico è la zona di Montepugliano-Telese, sul margine meridionale del massiccio, dove si concentrano 22 sinkholes di collasso in un’area di meno di 1,5 km². La densità anomala è legata all’affioramento di acque ipotermali sulfuree e all’attività della Faglia del Matese Meridionale, che crea percorsi preferenziali per la risalita di fluidi profondi.

Le Sorgenti Carsiche del Matese: Portate tra le Più Alte dell’Appennino

Le sorgenti del Matese sono tra le più importanti dell’Italia meridionale per portata e continuità di deflusso. Si trovano lungo i margini del massiccio, dove le rocce carbonatiche carsificate entrano in contatto con depositi poco permeabili come alluvioni e flysch.

Le principali sono:

• Torano (Piedimonte Matese, 200 m s.l.m.): portata media 2,0 m³/s, captata dall’Acquedotto Campano per Napoli
• Maretto (Piedimonte Matese, 170 m s.l.m.): portata media 1,0 m³/s, stesso utilizzo
• Grassano (Telese Terme, 50-55 m s.l.m.): portata media 4,5 m³/s, uso idropotabile
• Sorgenti settore nord (Bojano e dintorni): portata complessiva 2,8 m³/s, captate dall’Acquedotto del Biferno

L’analisi di correlazione incrociata effettuata dai ricercatori ha mostrato che la portata delle sorgenti dipende dalle precipitazioni cumulate nei 180-270 giorni precedenti. I coefficienti di Pearson più elevati sono stati calcolati per la sorgente Torano (r = 0,742 a 180 giorni) e Maretto (r = 0,776). Nonostante questa risposta “lenta” a scala stagionale, eventi di pioggia intensa producono aumenti rapidi e improvvisi della portata, tipici dei sistemi carsici a condotti.

Sfruttamento Idroelettrico: Storia e Impatto Idrogeologico

Lo studio dedica ampio spazio alle conseguenze che lo sfruttamento idroelettrico delle aree endoreiche ha avuto sul bilancio idrologico del massiccio nel corso del Novecento.

Il sistema idroelettrico del Matese fu sviluppato dalla Società Meridionale di Elettricità (SME), fondata a Napoli nel 1899. Nel 1923 furono attivati il primo e il secondo salto idroelettrico, sfruttando le acque del Lago Matese attraverso due cascate successive di 480 m e 353 m, per una potenza complessiva di 13.312 HP. La SME fu poi assorbita dall’ENEL nel 1962.

Per incrementare la disponibilità idrica, gli inghiottitoi principali del Lago Matese – Scennerato, Brecce, Caporale e Bufalara – furono cementati negli anni ’20 del Novecento. Studi idrologici del 1920 avevano stimato un deflusso medio annuale di 1006 L/s attraverso questi inghiottitoi, pari a circa il 31% delle precipitazioni sul bacino di 51 km². Con la loro chiusura, quella quota di ricarica concentrata dell’acquifero venne di fatto soppressa.

Negli anni ’60 furono poi costruiti i bacini artificiali dei Laghi di Letino e Gallo Matese, sbarrando rispettivamente il fiume Lete e il fiume Sava. Anche questi interventi hanno modificato la dinamica di ricarica concentrata del sistema carsico.

Acquifero Carsico del Matese, Faglie e Sismicità: una Connessione Sorprendente

Ricerche complementari condotte dallo stesso gruppo di ricerca hanno portato a un risultato di grande rilievo scientifico: i cicli stagionali di ricarica e scarica dell’acquifero del Matese inducono deformazioni misurabili nella crosta terrestre.

Le misurazioni GPS da cinque stazioni distribuite sul massiccio mostrano che il massiccio si dilata orizzontalmente durante le fasi di alta falda, in primavera, e si contrae durante le fasi di bassa falda, in estate e autunno. L’ampiezza massima della deformazione stagionale è di circa 6 × 10??, con correlazioni di Pearson superiori a 0,8 per alcune stazioni. Il segnale idrologico anticipa il segnale geodetico di circa 16 giorni.

Ricerche successive hanno esteso questa analisi alla sismicità: le variazioni di livello piezometrico modulano la frequenza degli eventi sismici in profondità, attraverso la diffusione della pressione dei fluidi nelle fratture. Il Matese si colloca così tra i rari sistemi carsici al mondo in cui l’idrogeologia influenza in modo misurabile sia la deformazione superficiale sia la sismicità profonda.

Una Mappa a Disposizione della Gestione del Territorio

Gli autori presentano esplicitamente il loro lavoro come uno strumento per la gestione delle risorse idriche, la protezione delle acque sotterranee e la tutela ambientale del massiccio. La cartografia georeferenziata è disponibile in open access come supplemento all’articolo.

Le aree endoreiche identificate sono zone di ricarica preferenziale dell’acquifero e presentano una vulnerabilità all’inquinamento molto elevata: nelle depressioni endoreiche, le acque superficiali si infiltrano rapidamente e direttamente nel sistema carsico, con scarsissima capacità di autodepurazione. Qualsiasi sostanza inquinante che raggiunga queste aree può arrivare in tempi brevi alle sorgenti basali.

Lo studio fornisce anche la base territoriale per la valutazione del rischio da sprofondamento nelle aree urbane prossimali alle zone di scarico, in particolare nella fascia Telese-Solopaca.

Fonti e Riferimenti

• Leone, G., Catani, V., Pagnozzi, M., Ginolfi, M., Testa, G., Esposito, L., & Fiorillo, F. (2023). Hydrological features of Matese Karst Massif, focused on endorheic areas, dolines and hydroelectric exploitation. Journal of Maps, 19(1), 2144497. https://doi.org/10.1080/17445647.2022.2144497
• Fiorillo, F., & Pagnozzi, M. (2015). Recharge processes of Matese karst massif (southern Italy). Environmental Earth Sciences. https://doi.org/10.1007/s12665-015-4678-y
• Leone, G., Pagnozzi, M., et al. (2019). Hydrogeology of the Karst Area of the Grassano and Telese Springs. Acque Sotterranee – Italian Journal of Groundwater. https://www.acquesotterranee.net/index.php/acque/article/view/415
• Pagnozzi, M., et al. (2023). Hydrological deformation of karst aquifers detected by GPS measurements, Matese massif, Italy. Springer. https://doi.org/10.1007/s12665-023-10905-3
• Pagnozzi, M., et al. (2023). Hydrology Drives Crustal Deformation and Modulates Seismicity in the Matese Massif (Italy). Seismological Research Letters. https://doi.org/10.1785/0220230273
• Cuoco, E., et al. (2020). Deep carbon degassing in the Matese massif chain (Southern Italy) inferred by geochemical and isotopic data. Environmental Science and Pollution Research. https://doi.org/10.1007/s11356-020-11107-1
• Gallo, F., et al. (2022). Groundwater Resources in a Complex Karst Environment Involved by Wind Power Farm Construction. Sustainability, 14(19), 11975. https://doi.org/10.3390/su141911975
• Fiorillo, F., Esposito, L., et al. (2014). Estimating annual groundwater recharge coefficient for karst aquifers of the southern Apennines (Italy). Hydrology and Earth System Sciences, 18, 803–817. https://doi.org/10.5194/hess-18-803-2014
• Matese Discovery – Lago Matese: a treasure of Campania. https://www.matesediscovery.it/en/matese-lake-a-treasure-of-campania/
• History Lab Unicampania – L’impianto idroelettrico del Matese. https://www.historylab.unicampania.it/wp-content/uploads/2017/01/Limpianto-idroelettrico-del-Matese-web.pdf
• Geocorsi.it – Caratteristiche idrologiche del massiccio carsico del Matese. https://www.geocorsi.it/N1297/caratteristiche-idrologiche-del-massiccio-carsico-del-matese.html

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Quattro ricercatori italiani e tedeschi hanno testato un modello idrologico calibrato su soli otto mesi di dati raccolti nella Grotta Vora Bosco, nel Salento: i risultati mostrano performance accettabili ma un’incertezza predittiva elevata, aprendo riflessioni importanti per la gestione dell’acquifero pugliese

L’acquifero carsico pugliese e la rarità del monitoraggio in grotta

La Puglia è una regione quasi interamente carsica. Non esistono fiumi superficiali significativi. L’acqua piovana si infiltra nei calcari mesozoici attraverso fratture, doline e inghiottitoi, alimentando un acquifero che è l’unica risorsa idrica per milioni di persone.

Su oltre 2000 grotte censite nel Catasto Regionale, soltanto due hanno permesso agli speleologi di raggiungere fisicamente la falda idrica sotterranea: l’Inghiottitoio di Masseria Rotolo, nel Barese, e la Vora Bosco (catasto PU 1613), a Galatina, nel Salento meridionale. Questi due siti rappresentano finestre di osservazione dirette su una risorsa strategica, altrimenti inaccessibile senza perforazioni.

È proprio a Vora Bosco che un gruppo di quattro ricercatori — Tamara Leins, Isabella Serena Liso, Mario Parise e Andreas Hartmann — ha condotto lo studio pubblicato nel 2023 sulla rivista Environmental Earth Sciences: “Evaluation of the predictions skills and uncertainty of a karst model using short calibration data sets at an Apulian cave (Italy)”.

Un modello a serbatoi per simulare il livello della falda

La ricerca si basa su un approccio di modellistica idrologica concettuale. Il modello adottato appartiene alla famiglia VarKarst, sviluppato da Andreas Hartmann e colleghi all’Università di Friburgo. Si tratta di un modello semi-distribuito a serbatoi che rappresenta l’acquifero carsico attraverso quattro livelli funzionali: il suolo, l’epikarst, la zona non satura e la falda.

Ogni serbatoio riceve, trattiene e rilascia acqua secondo equazioni di bilancio idrico. Il modello riceve in ingresso dati giornalieri di precipitazione ed evapotraspirazione potenziale. Restituisce in uscita la simulazione del livello della falda all’interno della grotta, confrontabile con le misure reali.

Vora Bosco era stata strumentata con una sonda multiparametrica per la misurazione del livello idrico. Il periodo di acquisizione copriva l’intervallo compreso tra novembre 2017 e luglio 2018: poco più di otto mesi di dati continui. Questa brevità è il punto centrale dell’intero studio.

La calibrazione con la Kling-Gupta Efficiency

Per calibrare il modello, i ricercatori hanno utilizzato la Kling-Gupta Efficiency (KGE), una metrica di valutazione che valuta simultaneamente tre aspetti della corrispondenza tra simulazione e osservazione: la correlazione temporale, la variabilità e il bias sistematico. Rispetto al classico indice di Nash-Sutcliffe, la KGE offre una valutazione più equilibrata e risulta oggi il criterio di riferimento più adottato nella modellistica carsica internazionale.

Nella fase di calibrazione, le simulazioni hanno mostrato performance accettabili nel replicare le principali dinamiche del livello di falda osservato a Vora Bosco, comprese le fluttuazioni stagionali legate alla ricarica invernale e alla recessione estiva.

Monte Carlo e quantificazione dell’incertezza

L’aspetto più rilevante dal punto di vista metodologico riguarda la quantificazione dell’incertezza delle previsioni. I ricercatori hanno applicato un approccio Monte Carlo secondo il quadro GLUE (Generalized Likelihood Uncertainty Estimation). Il procedimento genera migliaia di combinazioni parametriche casuali all’interno di intervalli fisicamente plausibili, filtra quelle che superano una soglia minima di KGE e costruisce bande di confidenza intorno alle previsioni del modello.

L’analisi ha evidenziato un problema noto nella modellistica carsica: l’equifinalità. Diverse configurazioni parametriche producono simulazioni altrettanto valide durante la calibrazione, ma divergono significativamente quando il modello viene proiettato su periodi non osservati. L’incertezza predittiva è risultata più elevata rispetto a quanto emerso nella sola fase di calibrazione.

Con soli otto mesi di dati, il filtraggio Monte Carlo non riesce a restringere sufficientemente lo spazio parametrico. I parametri che regolano il flusso rapido nei condotti carsici e la capacità di stoccaggio dell’epikarst risultano i più difficili da identificare in modo univoco.

Cosa insegna questo studio alla modellistica carsica

I risultati del lavoro pongono un interrogativo pratico, rilevante per chiunque si occupi di gestione delle acque sotterranee: quanto tempo di monitoraggio è necessario per ottenere un modello carsico predittivamente affidabile?

Lo studio di Leins et al. non fornisce una risposta definitiva, ma indica alcune direzioni. Anche con dataset brevi è possibile sviluppare modelli con parametri idrologicamente ragionevoli. La performance in calibrazione è soddisfacente. L’incertezza predittiva, però, rimane alta e richiede misure correttive.

La letteratura internazionale — in particolare il Karst Modelling Challenge del 2021, che ha confrontato tredici diversi modelli su un unico dataset svizzero — converge su alcune indicazioni: la KGE è il criterio di valutazione più adeguato, la precisione non migliora necessariamente aggiungendo parametri, e l’integrazione di dati idrogeochimici come conducibilità elettrica, nitrati o solfati può ridurre significativamente l’equifinalità parametrica.

Implicazioni per la Puglia: risorsa idrica e cambiamento climatico

Lo studio assume un significato particolare nel contesto pugliese. Il Salento sta già registrando una progressiva riduzione delle precipitazioni e un aumento delle temperature. La falda carsica è sotto pressione per il prelievo agricolo e turistico. Il rischio di intrusione salina nei calcari costieri è reale e documentato.

Disporre di modelli affidabili per simulare i livelli della falda e le dinamiche di ricarica non è un esercizio accademico. È uno strumento di gestione. La grotta Vora Bosco, e le poche altre che permettono l’accesso diretto alla falda, rappresentano in questo senso osservatori di valore eccezionale.

Il lavoro fa parte di un programma di ricerca continuato. Nel 2025, Tamara Leins ha pubblicato su Science of the Total Environment un nuovo studio che utilizza il framework VarKarst per definire la vulnerabilità degli acquiferi carsici alla contaminazione in condizioni di cambiamento globale, estendendo l’approccio metodologico inaugurato con lo studio pugliese.

Il gruppo di ricerca

Tamara Leins (TU Dresden / Università di Friburgo) è specializzata in modellistica idrologica carsica e quantificazione dell’incertezza. Isabella Serena Liso (Università degli Studi di Bari “Aldo Moro”) si occupa di idrogeologia carsica pugliese. Mario Parise (Università degli Studi di Bari) è tra i maggiori esperti italiani di rischi carsici e geomorfologia del Meridione. Andreas Hartmann (Università di Friburgo) è il principale sviluppatore del modello VarKarst e tra i principali ricercatori europei nell’idrologia carsica.

Fonti

• Leins, T., Liso, I. S., Parise, M., & Hartmann, A. (2023). Evaluation of the predictions skills and uncertainty of a karst model using short calibration data sets at an Apulian cave (Italy). Environmental Earth Sciences, 82(14), 351. https://doi.org/10.1007/s12665-023-10984-2
• Leins, T. et al. (2021). Understanding of reservoirs in karst: the case of Vora Bosco cave (Salento, Italy). EGU General Assembly 2021. https://meetingorganizer.copernicus.org/EGU21/EGU21-5868.html
• Leins, T. et al. (2025). A new process-based approach for defining karst aquifer vulnerability to contamination risks under global changes. Science of the Total Environment. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2025.01950
• Hartmann, A. et al. (2015). A large-scale simulation model to assess karstic groundwater recharge over Europe and the Mediterranean. Geoscientific Model Development, 8, 1729–1746. https://doi.org/10.5194/gmd-8-1729-2015
• Jeannin, P.-Y. et al. (2021). Karst modelling challenge 1: Results of hydrological modelling. Journal of Hydrology. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2021.126508
• Liso, I. S. et al. (2019). Apulian caves as natural hydrogeological laboratories. Italian Journal of Engineering Geology and Environment. https://rosa.uniroma1.it/rosa02/engineering_geology_environment/article/view/1145
• Scintilena (2026). L’Acquifero Carsico Pugliese sotto la Lente. https://www.scintilena.com/lacquifero/03/21/
• VarKarst-R Model (GitHub). https://github.com/KarstHub/VarKarst-R-2015

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Strumenti digitali e analisi del territorio al centro del nuovo ciclo della Federazione Speleologica Toscana

La speleologia toscana guarda sempre più all’integrazione tra esplorazione sul campo e strumenti digitali. In questa direzione si inserisce il nuovo ciclo di incontri online promosso dalla Federazione Speleologica Toscana, due appuntamenti aperti a tutti e trasmessi in diretta su YouTube, pensati per approfondire tecnologie ormai centrali nella ricerca e nella conoscenza del territorio carsico.

Il primo appuntamento è in programma giovedì 23 aprile alle ore 21:30 ed è dedicato al Geoscopio della Regione Toscana, piattaforma sempre più utilizzata da speleologi e ricercatori. A guidare l’incontro sarà Fabrizio Fallani, speleologo, referente della Commissione Catasto FST. L’intervento offrirà una panoramica concreta sull’uso dello strumento, con particolare attenzione alla sezione dedicata a grotte e cartografia: dalla visualizzazione di carte e immagini, all’interrogazione dei dati disponibili, fino al download dei materiali per l’utilizzo offline su smartphone.

Il secondo incontro, previsto per giovedì 7 maggio, sempre alle ore 21:30, approfondirà invece l’impiego dei dati DTM LiDAR nella ricerca speleologica. Leonardo Piccini, speleologo, professore associato all’Università di Firenze, introdurrà i modelli digitali del terreno spiegandone natura e potenzialità. Un focus specifico sarà dedicato alla lettura e interpretazione dei dati e al loro utilizzo pratico per individuare grotte, doline e altre forme carsiche superficiali, aprendo nuove prospettive nell’esplorazione.

Entrambi gli appuntamenti rappresentano un’occasione concreta per aggiornarsi su strumenti che stanno ridefinendo il modo di fare speleologia, rendendo sempre più efficace il dialogo tra osservazione diretta e analisi digitale del territorio.

Gli incontri sono aperti a tutti e saranno trasmessi in diretta sul canale YouTube della Federazione Speleologica Toscana: iscriversi e attivare le notifiche è il modo più semplice per non perdere l’inizio delle dirette.

La FST dà appuntamento online, confermando un percorso di divulgazione e formazione che guarda al futuro della disciplina.

Riepilogo appuntamenti

• Giovedì 23 aprile, ore 21:30
  Le funzioni del Geoscopio della Regione Toscana – con Fabrizio Fallani
• Giovedì 7 maggio, ore 21:30
  Uso dei dati cartografici DTM LiDAR per la ricerca speleologica – con Leonardo Piccini

• Diretta sul canale YouTube della Federazione Speleologica Toscana https://www.youtube.com/@speleotoscana
• LA FST raccomanda di iscriversi al canale e attivare la campanella per ricevere il link e la notifica di inizio diretta!

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