Neve, rocce fratturate e droni: così si studia l’acqua nascosta dell’Appennino

Apríl 29^th 2026 at 08:00

Un gruppo di ricerca ha indagato il bacino dell’Ussita con tecniche integrate per capire come gli acquiferi carbonatici si ricaricano e dove le acque sotterranee emergono nei torrenti di montagna

Acquiferi di montagna sotto la lente della scienza

Nel cuore dei Monti Sibillini, lungo le pendici che disegnano il bacino del torrente Ussita, l’acqua non segue soltanto il percorso visibile dei canali di superficie. Una parte rilevante del flusso che alimenta il torrente proviene dal sottosuolo, dove circola lentamente attraverso le fratture delle rocce carbonatiche che costituiscono l’ossatura dell’Appennino centrale.

Un gruppo di ricerca ha pubblicato su Hydrology and Earth System Sciences (aprile 2026) uno studio dedicato alle interazioni tra acque sotterranee e acque superficiali in questo bacino di 44 km², sviluppando un approccio metodologico integrato che combina misure di portata, analisi chimico-isotopiche e rilievi con droni termici. I risultati forniscono dati quantitativi sulla ricarica degli acquiferi e aprono la strada a ricerche analoghe in altri bacini montani della penisola.

Gli autori dello studio sono: Ortenzi S., Di Matteo L., Valigi D., Donnini M., Dionigi M., Fronzi D., Geris J., Guadagnano F., Marchesini I., Filippucci P., Avanzi F., Penna D. e Massari C.

Il bacino dell’Ussita: un laboratorio naturale nell’Appennino centrale

Il bacino del torrente Ussita si trova all’interno del Parco Nazionale dei Monti Sibillini, con una quota media di circa 1.315 m s.l.m. e un massimo di oltre 2.256 m. La scarsità di attività umane nell’area e l’assenza di prelievi idrici significativi lo rendono un sito ideale per studiare i processi idrologici naturali senza interferenze antropiche.

Il substrato geologico appartiene alla Successione Umbro-Marchigiana, una sequenza di formazioni carbonatiche con permeabilità molto differenti. Il Complesso del Calcare Basale (Calcare Massiccio e Corniola) e il Complesso Maiolica sono gli acquiferi principali, ad alta permeabilità per fratturazione e, in parte, per fenomeni carsici. Le Marne a Fucoidi, formazione impermeabile, fungono da limite idrogeologico e concentrano le emergenze delle acque sotterranee nel torrente.

La tettonica ha giocato un ruolo rilevante: il sovrascorrimento di Pizzo Tre Vescovi a est e il sistema di faglie normali Vettore-Bove hanno creato una geometria idrogeologica complessa. Il terremoto di Mw 6.5 del 30 ottobre 2016, con epicentro a circa 15 km da Ussita, aveva temporaneamente alterato le condizioni idrauliche degli acquiferi. Secondo i ricercatori, le condizioni pre-sismiche risultavano sostanzialmente ripristinate già a partire dal 2019, anno da cui sono state avviate le misure di portata continue che alimentano lo studio.

Quattro metodi, una risposta integrata

Il punto di forza della ricerca è la combinazione sistematica di quattro approcci che si completano reciprocamente.

Il primo è la misura della portata lungo il profilo longitudinale del torrente. Due sezioni strumentate con idrometri continui (al paese di Ussita e alla Madonna dell’Uccelletto) sono affiancate da tre sezioni con misure puntuali con strumento OTT MF Pro. Un test con tracciante artificiale (fluorescina sodica, gennaio 2024) ha validato le misure.

Dal flusso totale è stata estratta la componente di baseflow (apporto continuo delle acque sotterranee) tramite filtro digitale di Lyne-Hollick. Il Base Flow Index risultante è 0,80 nella sezione centrale e 0,90 in quella inferiore del bacino: in media oltre l’80% del deflusso del torrente proviene dagli acquiferi sotterranei.

Il secondo approccio è il budget idrico multi-scenario: per chiudere il bilancio tra precipitazioni, evapotraspirazione, portata e variazioni di stoccaggio, i ricercatori hanno elaborato 35 combinazioni diverse di dati pluviometrici e di evapotraspirazione, quest’ultima derivata sia da misure a terra sia da prodotti satellitari (MODIS, LSA SAF, GLEAM, ECOSTRESS). Questo ha permesso di stimare l’area di ricarica dell’acquifero con la sua incertezza associata.

Il terzo approccio è l’analisi idrochimica e isotopica: campionamenti mensili da novembre 2023 a marzo 2025 in sei punti del bacino hanno misurato la composizione in ioni maggiori, deuterio e ossigeno-18. Dalla firma isotopica è stata ricavata la quota di ricarica isotopica (CIRE), che indica da quale altitudine provengono le acque che alimentano il torrente: i valori ottenuti oscillano tra 1.855 e 2.193 m s.l.m., ben oltre l’altitudine media del bacino (1.315 m). Questo dato dimostra che la ricarica degli acquiferi avviene prevalentemente nelle fasce sommitali, dove d’inverno e in primavera si accumula la neve.

Il quarto approccio è il rilievo con drone termico. Il principio è semplice: le acque sotterranee hanno una temperatura pressoché costante durante l’anno (circa 10–12°C nell’area), mentre le acque superficiali variano stagionalmente. Dove le acque sotterranee emergono nel letto del torrente si crea un’anomalia termica misurabile dall’alto. Il drone DJI Mavic 2 Enterprise Dual, con sensore termico ad alta risoluzione (640×480 pixel), ha sorvolato un tratto di 1.100 m del torrente a 90 m di quota in due campagne (gennaio e luglio 2025). Le anomalie termiche rilevate (1–2°C) hanno localizzato con precisione i punti di emergenza delle acque sotterranee, in perfetta corrispondenza con i guadagni di portata misurati a terra.

Scioglimento della neve: il 18% della ricarica degli acquiferi

Tra i risultati quantitativi più rilevanti dello studio emerge il contributo dello scioglimento della neve alla ricarica degli acquiferi: circa il 18% nell’arco di studio (2019–2023).

Questo valore è stato ottenuto integrando nel budget idrico le stime di Snow Water Equivalent (SWE) derivate dal dataset IT-SNOW, una ranalisi nivologica per l’Italia con risoluzione spaziale di circa 500 m, che combina modellazione numerica, dati in situ e immagini satellitari.

La distinzione tra apporti piovosi e apporto nivale è metodologicamente importante. Senza includere lo scioglimento della neve nel bilancio idrico, il modello tende a sovrastimare gli apporti sotterranei dall’esterno del bacino, attribuendo a flussi laterali profondi una quota che in realtà è interna e legata alla stagionalità della neve. Con lo snowmelt incluso, l’area di ricarica stimata converge a 42,97 ± 4,09 km², praticamente coincidente con il bacino topografico di 44 km², chiudendo in modo coerente il bilancio idrico.

La firma chimica delle acque sotterranee offre un’ulteriore chiave interpretativa. Le acque mostrano una composizione bicarbonatico-calcica tipica degli acquiferi carbonatici, con un arricchimento in solfati nella parte inferiore del bacino. Questo segnale è attribuito alla circolazione di acque profonde che entrano in contatto con le evaporiti triassiche sepolte sotto la sequenza carbonatica, un fenomeno già documentato in altri sistemi idrogeologici dell’Appennino centrale.

Cambiamento climatico, gestione dell’acqua e rischi per le comunità di montagna

I risultati dello studio hanno implicazioni dirette per la gestione delle risorse idriche in un contesto di cambiamento climatico.

Gli acquiferi carbonatici fratturati dell’Appennino centrale sono la principale fonte di approvvigionamento idrico per ampie aree dell’Italia peninsulare. Le comunità di montagna e di fondovalle dipendono da queste falde per l’acqua potabile, l’irrigazione e la produzione di energia idroelettrica.

Se lo scioglimento della neve contribuisce per il 18% alla ricarica degli acquiferi, una riduzione sistematica della copertura nevosa — scenario già in corso nell’area, come mostrano i dati del dataset IT-SNOW — si traduce in una corrispondente riduzione della disponibilità idrica durante le stagioni secche estive. La neve che si accumula in inverno e in primavera funziona da riserva naturale che rilascia acqua lentamente, sostenendo il deflusso del torrente nei mesi in cui le piogge scarseggiano. Meno neve significa meno baseflow estivo, ovvero meno acqua disponibile proprio quando la domanda è più alta.

Lo studio fornisce anche dati utili per la stima dei flussi ecologici minimi, cioè la portata che deve essere garantita nel torrente per preservare gli ecosistemi acquatici. Conoscere con precisione la componente di baseflow è un prerequisito per questo calcolo.

Un approccio replicabile per altri bacini montani

Gli autori sottolineano che il metodo sviluppato per l’Ussita è progettato per essere adattato ad altri bacini montani carbonatici, anche in contesti con scarsità di dati storici.

La sequenza logica proposta prevede: l’installazione di stazioni di misura della portata (o l’utilizzo di dati esistenti), la separazione del baseflow con filtri calibrati sulla curva di recessione, il calcolo del budget idrico con più scenari di dati meteorologici da telerilevamento, campagne di campionamento idrochimico-isotopico mensile per 12–18 mesi, almeno una campagna con drone termico in condizioni di magra, e infine l’integrazione dei tre dataset per localizzare e quantificare gli apporti sotterranei.

Questo schema, applicato in modo sistematico, può guidare la pianificazione delle campagne di campo, ottimizzare le risorse disponibili e migliorare la comprensione dei sistemi idrici montani che sono tra i più vulnerabili ai cambiamenti climatici in corso.

Lo studio di Ortenzi et al. (2026)

Lo studio di Ortenzi et al. (2026) pubblicato su Hydrology and Earth System Sciences è un lavoro pionieristico sull’idrogeologia di montagna nell’Appennino centrale. Di seguito i punti salienti.

Il bacino sperimentale dell’Ussita

Il bacino dell’Ussita (44 km², quota media ~1.315 m s.l.m.) si trova nei Monti Sibillini ed è caratterizzato da una sequenza carbonatica della Successione Umbro-Marchigiana con acquiferi a permeabilità molto differente: il Complesso del Calcare Basale (BLC) e il Complesso Maiolica (MAC) ad alta permeabilità per fratturazione e carsismo, separati da formazioni impermeabili come le Marne a Fucoidi (MFC). La tettonica attiva (sistema di faglie Vettore-Bove, sovrascorrimento di Pizzo Tre Vescovi) complica ulteriormente i percorsi di circolazione idrica sotterranea.

Quattro tecniche integrate

La forza dello studio risiede nella combinazione sistematica di approcci complementari:

Misure di portata continue e puntuali (OTT MF Pro + tracciante fluorescina) con separazione del baseflow tramite filtro digitale di Lyne-Hollick: il BFI sale da 0.80 alla sezione S2 a 0.90 alla sezione S5, confermando il dominio degli apporti sotterranei
Budget idrico multi-scenario (35 combinazioni di precipitazione da telerilevamento e ET) con stima dell’area di ricarica tramite analisi di recessione
Analisi idrochimiche e isotopiche mensili (?D, ?¹?O, ioni maggiori) che hanno rivelato quote di ricarica isotopica (CIRE) tra 1.855 e 2.193 m s.l.m., ben superiori all’altitudine media del bacino
Drone termico (DJI Mavic 2 Enterprise, risoluzione a terra ~0.12 m): ha localizzato le zone di emergenza delle acque sotterranee con anomalie termiche di 1–2°C lungo 1.100 m di alveo

Il contributo dello scioglimento della neve: 18%

Utilizzando il dataset IT-SNOW, gli autori hanno quantificato che lo snowmelt contribuisce per circa il 18% alla ricarica totale dell’acquifero. Includere questa componente nella chiusura del budget idrico è essenziale: senza di essa, il modello sovrastima gli apporti sotterranei dall’esterno del bacino. In un contesto di cambiamento climatico che riduce sistematicamente la copertura nevosa appenninica, questa quota di ricarica è a rischio.

Implicazioni gestionali

Gli acquiferi carbonatici fratturati dell’Appennino centrale alimentano le sorgenti da cui dipende l’acqua potabile di circa 12 milioni di persone in Italia. La riduzione della neve, la definizione dei flussi ecologici minimi per i torrenti e la gestione del rischio idrico per le comunità montane e di fondovalle sono tutti temi che beneficiano direttamente dall’approccio metodologico sviluppato per l’Ussita.

Studio idrogeologico integrato nel bacino dell’Ussita (Appennino centrale)

Interazioni acque sotterranee-superficiali, scioglimento della neve e ricarica degli acquiferi in un sistema montano fratturato

Basato su: Ortenzi, S. et al. (2026). “Exploring groundwater-surface water interactions and recharge in fractured mountain systems: an integrated approach.” Hydrol. Earth Syst. Sci., 30, 1755–1778. https://doi.org/10.5194/hess-30-1755-2026

Sintesi esecutiva

Lo studio condotto nel bacino del torrente Ussita (Appennino centrale) rappresenta uno dei lavori più completi mai realizzati in Italia sull’interazione tra acque sotterranee e acque superficiali in un contesto carbonatico montano di media quota. Il gruppo di ricerca ha combinato misure idrologiche tradizionali, analisi chimico-isotopiche e indagini con droni termici per rispondere a due domande fondamentali: dove e quanto le acque sotterranee alimentano il torrente, e quale sia il contributo dello scioglimento della neve alla ricarica dell’acquifero.[1]

I risultati dimostrano che il torrente Ussita è alimentato in modo determinante da acquiferi carbonatici fratturati e che lo snowmelt contribuisce per circa il 18% alla ricarica totale dell’acquifero, una quota rilevante ai fini della disponibilità idrica futura in un clima che tende a modificare profondamente i regimi nevosi.[1]

1. Il bacino dell’Ussita: contesto geologico e idrogeologico

1.1 Inquadramento geografico

Il bacino del torrente Ussita (44 km²) è situato lungo la dorsale appenninica dell’Italia centrale, interamente all’interno del Parco Nazionale dei Monti Sibillini. L’altitudine media è circa 1.315 m s.l.m., con un massimo di circa 2.256 m e un minimo di 645 m. Il bacino è scarsamente antropizzato, con prelievi idrici e deviazioni del corso d’acqua trascurabili, il che ne fa un sito ideale per studiare i processi idrogeologici naturali senza interferenze antropiche significative.[1]

Il torrente Ussita è un affluente del fiume Nera e il suo bacino idrografico è stato utilizzato come catchment sperimentale in cui strumentazione continua si affianca a campagne di misura discrete, costituendo un laboratorio naturale aperto per l’idrologia montana.[1]

1.2 Struttura geologica e complessità degli acquiferi

La sequenza carbonatica appartiene alla successione Umbro-Marchigiana e comprende formazioni con permeabilità molto diverse:[1]

Complesso	Composizione	Permeabilità	Ruolo idrogeologico
BLC – Calcare Basale (Calcare Massiccio + Corniola)	Calcari massivi	Alta (fratturazione + carsismo)	Acquifero principale
MAC – Complesso Maiolica	Calcari pelagici	Alta (fratturazione)	Secondo acquifero importante
CSMC – Complesso Calcareo-Siliceo-Marnoso	Marne, Rosso Ammonitico	Relativa bassa	Livello separatore
MFC – Marne a Fucoidi	Marne	Bassa	Limite impermeabile
SCC – Scaglia Calcarea	Scaglia Rossa e Bianca	Moderata	Acquifero secondario
TUC – Unità Terrigene	Formazione della Laga, Schlier	Bassa-moderata	Margine del sistema

La tettonica ha giocato un ruolo cruciale: la Sovrascorrimento di Pizzo Tre Vescovi (PTV) nel settore orientale e il sistema di faglie normali Vettore-Bove (VBF) hanno creato una geometria idrogeologica complessa con scambi idrici tra bacini contigui.[2][1]

1.3 Eredità sismica del 2016

Il 30 ottobre 2016 un terremoto di Mw 6.5 ha colpito l’area a circa 15 km a sud del paese di Ussita, con rottura di diversi segmenti del sistema di faglie Vettore-Bove. Questo evento ha modificato transitoriamente le proprietà idrogeologiche degli acquiferi, con effetti co-sismici quali rilascio di fluidi crostali, variazioni di pressione idraulica e cambiamento della permeabilità per la creazione di micro-fratture. Secondo Di Matteo et al. (2021), dal 2019 le condizioni pre-sismiche sono sostanzialmente recuperate, permettendo agli autori di analizzare il flusso fluviale nel contesto dei soli processi meteo-climatici che regolano le interazioni GW-SW.[3][1]

2. Metodologia integrata: i quattro pilastri dell’approccio

La novità principale dello studio è la combinazione sistematica di tecniche complementari, ognuna in grado di rispondere a domande che le altre da sole non possono risolvere.[1]

2.1 Misure di portata e separazione del baseflow

La rete di monitoraggio prevede due sezioni con idrometri continui (S2 al paese di Ussita, S5 alla Madonna dell’Uccelletto) con serie storiche rispettivamente dal 2022 e dal 2019, affiancate da misure puntuali con misuratore OTT MF Pro in altre tre sezioni (S1, S3, S4).[1]

Per separare la componente di baseflow (BF) dalla portata totale è stato utilizzato il filtro digitale ricorsivo di Lyne e Hollick (1979), con il parametro k derivato dal coefficiente di recessione ? della Master Recession Curve tramite la relazione (k = e^{-\alpha t}). Il Base Flow Index (BFI) così calcolato risulta pari a 0.80 alla sezione S2 e 0.90 alla sezione S5, confermando che la quota di baseflow è dominante in entrambe le sezioni del bacino.[1]

Un test con tracciante artificiale (fluorescina sodica, Na-Fluorescein) condotto nel gennaio 2024 ha permesso la validazione delle misure di portata per confronto incrociato. Le masse di tracciante iniettate variavano da 0.7 g (a S3) a 1.9 g (a S5), monitorate con sonda fluorimetrica PME Cyclops-7 a intervalli di 5 secondi.[1]

2.2 Budget idrico e stima dell’area di ricarica

Il budget idrico per il periodo 2019–2023 è stato calcolato mediante la formula:

[P_{rain} + P_{snow} + Q_{in}^{gw} = ET + Q + Q_{out}^{gw} + \Delta S]

dove il termine sconosciuto ((Q_{in}^{gw} – Q_{out}^{gw})) è ottenuto come residuo, conoscendo precipitazione, evapotraspirazione, portata e variazioni di stoccaggio. Quest’ultimo termine è stato stimato tramite analisi di recessione (metodo di Korkmaz), essendo impossibile installare piezometri nel Parco Nazionale.[1]

L’evapotraspirazione è stata stimata con due metodi paralleli: il metodo Thornthwaite-Mather da dati meteorologici a terra e prodotti da telerilevamento (MODIS, LSA SAF, GLEAM, ECOSTRESS), in modo da quantificare l’incertezza associata. Complessivamente sono stati considerati 35 scenari diversi di combinazione precipitazione-ET per stimare l’area di ricarica.[1]

Il rapporto Q/WS > 1 indica che il bacino è “importatore netto di acque sotterranee”: la portata osservata in S5 supera il surplus idrico calcolato sul solo bacino topografico, il che implica apporti da sistemi acquiferi contigui. Includendo lo snowmelt, l’area di ricarica stimata è 42.97 ± 4.09 km², essenzialmente coincidente con il bacino topografico di 44 km², una convergenza che aumenta la solidità del modello idrogeologico.[1]

2.3 Analisi idrochimiche e isotopiche

Da novembre 2023 a marzo 2025 sono state condotte campagne mensili per il prelievo di campioni d’acqua in sei punti (S1, S2, S3, S5, I1, I2) per l’analisi di:

Ioni maggiori: Ca²?, Mg²?, Na?, K?, SO?²?, Cl?, HCO??
Isotopi stabili dell’acqua: ?D e ?¹?O[1]

La Retta Meteoric Locale (LMWL) è stata derivata da campionamenti di precipitazione in quattro stazioni a diverse quote, integrati con dati di Tazioli et al. (2024) raccolti a circa 1.800 m s.l.m. a pochi chilometri a sud del bacino. Questa retta è stata utilizzata per calcolare:

Il lc-excess (line-conditioned excess), secondo la formula (lc\text{-}excess = \delta D – a \cdot \delta^{18}O – b), dove a e b sono la pendenza e l’intercetta della LMWL. Valori positivi indicano assenza di evaporazione e rapida infiltrazione.[1]
La quota di ricarica isotopica (CIRE), ovvero la quota media di caduta delle precipitazioni che alimentano i punti di campionamento, calcolata sfruttando la relazione lineare tra ?¹?O e quota. I valori di CIRE ottenuti per le acque del torrente Ussita variano tra 1.855 e 2.193 m s.l.m., confermando che la ricarica proviene prevalentemente dalle zone sommitali.[1]

Dal punto di vista geochimico, le acque mostrano chimica bicarbonatico-calcica, tipica degli acquiferi carbonatici, con un arricchimento in solfati nella parte più bassa del bacino (conducibilità elettrica 210–310 µS/cm), attribuibile all’interazione con le evaporiti triassiche sepolte al di sotto della sequenza carbonatica, non affioranti nell’area ma idraulicamente collegate. Questa firma chimica è coerente con quanto osservato in altri acquiferi carbonatici profondi dell’Appennino centrale.[4][5][1]

2.4 Indagine con drone termico

L’applicazione più innovativa dello studio è l’uso di un drone termico (DJI Mavic 2 Enterprise Dual) per la mappatura delle zone di apporti di acque sotterranee al torrente. Il principio fisico sfruttato è semplice: le acque sotterranee hanno una temperatura costante durante l’anno (circa 10–12°C nell’area), mentre le acque superficiali variano stagionalmente; dove le acque sotterranee emergono nel letto del torrente si crea quindi un’anomalia termica misurabile dall’alto.[1]

I parametri tecnici del rilievo:

Quota di volo: 90 m, risoluzione a terra ~0.12 m
Sensore termico: 640×480 pixel, passo del pixel 12 µm, banda spettrale 8–14 µm
Sovrapposizione frontale e laterale: 85%
Emissività dell’acqua calibrata in situ: 0.935
Due campagne: 30 gennaio 2025 (condizioni invernali) e 31 luglio 2025 (condizioni estive)[1]

I rilievi su un tratto di 1.100 m tra le sezioni S3 e S5 hanno permesso di localizzare con precisione i punti di emergenza delle acque sotterranee (I1 in sponda sinistra, I2 in sponda destra), con anomalie termiche di 1–2°C rispetto all’acqua del torrente, coerenti con le misure di portata che mostrano un significativo incremento in quel tratto.[1]

3. Risultati principali

3.1 Contributi degli acquiferi al deflusso del torrente

Le misure puntuali di portata lungo il profilo longitudinale del torrente mostrano un guadagno idrico netto progressivo dall’alto verso il basso del bacino. La portata media nelle misure puntuali effettuate in condizioni di baseflow (0.70–1.18 m³/s) cresce significativamente tra S1 e S5:[1]

Il tratto superiore (fino a S2) è principalmente alimentato dalla sorgente Val di Panico (VDP) con una portata media di circa 220 L/s, proveniente dal complesso Maiolica (MAC)
Il tratto inferiore (S3–S5) mostra i guadagni più importanti dagli acquiferi del Calcare Massiccio-Corniola (BLC), con emergenze concentrate nei punti I1 e I2
Il BFI cresce da 0.80 (S2) a 0.90 (S5), riflettendo l’aumento proporzionale degli apporti sotterranei verso valle[1]

La coincidenza spaziale tra i guadagni di portata, le anomalie termiche rilevate dal drone e le sorgenti cartografate sul campo (I1, I2) fornisce una triplice validazione indipendente della localizzazione degli apporti sotterranei, dimostrando l’efficacia dell’approccio integrato.[1]

3.2 Il ruolo dello scioglimento della neve: 18% della ricarica

L’analisi del dataset IT-SNOW (reanalisi nivologica per l’Italia 2010–2021, risoluzione ~500 m, basata su modellazione + dati in situ + immagini satellitari) ha permesso di stimare la Snow Water Equivalent (SWE) su base giornaliera e cellula per cellula nel bacino MDU. La procedura di separazione è stata la seguente: quando SWE = 0, tutta la precipitazione è pioggia diretta (P_rain); quando la neve è presente e ?SWE < 0 rispetto al giorno precedente, si assume avvenga scioglimento (P_snow).[6][1]

Dai calcoli del budget idrico su scala idrologica annuale (2019–2023):

Lo scioglimento della neve contribuisce per circa il 18% alla ricarica totale dell’acquifero[1]
Omettere questo termine (Caso I senza P_snow) porta a sovrastimare il termine ((Q_{in}^{gw} – Q_{out}^{gw})), ovvero a interpretare erroneamente apporti dall’esterno che in realtà sono apporti nivali interni al bacino
Includendo lo snowmelt (Caso II), l’area di ricarica stimata converge alla superficie del bacino topografico, chiudendo il bilancio idrico[1]

Questo risultato si inserisce in un quadro più ampio: studi con isotopi stabili in numerosi acquiferi carbonatici regionali dell’Appennino centrale dimostrano che la quota di ricarica isotopica è sempre più alta rispetto all’ipsometria del bacino, suggerendo che la neve in quota sia effettivamente il principale vettore di ricarica delle falde. In un contesto alpino-dolomitico, studi analoghi hanno dimostrato che in primavera e inizio estate lo scioglimento nivale alimenta soprattutto l’acquifero poroso, mentre nei mesi caldi il rilascio costante proviene dalla rete di fratture carsiche.[7][8]

3.3 Chimica isotopica: la firma dell’alta quota

I valori di lc-excess positivi riscontrati nelle acque del torrente Ussita indicano che le acque infiltrate non hanno subito significativa evaporazione prima di raggiungere l’acquifero, coerentemente con una ricarica rapida attraverso le fratture delle rocce carbonatiche.[9][1]

La quota di ricarica isotopica (CIRE) calcolata per le acque campionate, compresa tra 1.855 e 2.193 m s.l.m., è nettamente superiore all’altitudine media del bacino (~1.315 m s.l.m.), confermando che la ricarica avviene prevalentemente nelle fasce altimetriche più elevate (>2.000 m), dove d’inverno e in primavera permane una significativa copertura nevosa. Questo dato è in linea con i risultati di studi isotopici su acquiferi carbonatici regionali dell’Appennino centrale, che hanno identificato quattro diverse relazioni tra le caratteristiche della copertura nevosa e le quote di ricarica calcolate isotopicamente per 17 sorgenti campionate nel 2016.[8][1]

4. Interpretazione idrogeologica

4.1 Schema concettuale del sistema

Il sistema idrogeologico del bacino dell’Ussita può essere schematizzato come segue:

Ricarica diffusa nelle zone di affioramento dei carbonati ad alta permeabilità (BLC e MAC) alle quote più elevate, con input sia pluviale che nivale
Circolazione profonda negli acquiferi carbonatici fratturati (BLC principale, MAC secondario), guidata dalla struttura tettonica (faglie normali, sovrascorrimento PTV)
Scambi con bacini idrogeologici adiacenti attraverso il sistema di faglie: il bacino topografico (44 km²) non coincide perfettamente con il bacino idrogeologico, con apporti laterali o perdite verso sistemi contigui
Emergenza nel torrente per via di sorgenti puntiformi (VDP, I1, I2) e per flusso diffuso attraverso il letto del torrente, con la frangia impermeabile delle Marne a Fucoidi (MFC) che funge da limite impermeabile e causa le principali concentrazioni di apporti[1]

4.2 Il ruolo delle strutture tettoniche

La complessità tettonica dell’area (sovrascorrimento PTV a est, sistema di faglie normali VBF a NNW-SSE) influenza direttamente i percorsi di circolazione idrica sotterranea. Le faglie normali del Quaternario, ancora attive, creano discontinuità idrauliche che possono indirizzare il flusso in modo non intuitivo rispetto al bacino topografico. L’arricchimento in solfati rilevato nella parte inferiore del sistema è coerente con la circolazione di acque profonde che entrano in contatto con le evaporiti triassiche (anidrite e dolomia) al di sotto della sequenza carbonatica, un fenomeno osservato anche in altri sistemi appenninici profondi.[5][4][2][1]

5. Implicazioni per la gestione delle risorse idriche e il rischio climatico

5.1 Acquiferi appenninici come risorsa strategica

Gli acquiferi carbonatici fratturati dell’Appennino centrale riforniscono di acqua potabile circa 12 milioni di persone in Italia, con la quasi totalità (92%) dell’approvvigionamento idrico di alcune province dipendente da sorgenti alimentate da questi sistemi. La loro vulnerabilità al cambiamento climatico è pertanto una questione di interesse pubblico primario.[10][1]

5.2 Cambiamento climatico e riduzione della copertura nevosa

Il Mediterraneo è identificato come uno dei principali “hotspot” globali del cambiamento climatico, con proiezioni di siccità più severe, frequenti e prolungate nei prossimi decenni. Per gli acquiferi montani come quello dell’Ussita, la riduzione della copertura nevosa ha un impatto diretto sulla ricarica:[1]

La neve che si accumula in inverno-primavera funge da “cisterna naturale” che rilascia acqua lentamente durante la stagione asciutta, sostenendo il baseflow nei periodi di assenza di piogge
Se il 18% della ricarica attualmente dipende dallo snowmelt, una riduzione sistematica della neve (come già osservata nel trend 2016–2024 nell’area di studio) si tradurrà in una corrispondente riduzione della disponibilità idrica
Le comunità di montagna e di fondovalle che dipendono da queste sorgenti potrebbero trovarsi a fronteggiare carenze idriche durante le stagioni secche[8][1]

5.3 Flussi ecologici e tutela degli ecosistemi acquatici

Una parte rilevante delle implicazioni gestionali riguarda la stima dei flussi ecologici (ecological flows), ovvero la portata minima che deve essere garantita nel torrente per mantenere gli ecosistemi acquatici. Conoscere con precisione quale frazione del deflusso deriva dagli acquiferi (e non da run-off diretto) è fondamentale per questo calcolo: il baseflow garantisce la continuità del flusso durante le magre estive, quando il run-off superficiale è assente.[1]

6. Trasferibilità del metodo e applicazioni future

6.1 Un framework replicabile

Gli autori sottolineano che il framework metodologico sviluppato per l’Ussita è progettato per essere adattabile ad altri bacini montani carbonatici con scarsità di dati. La sequenza logica proposta è:

Identificare punti di monitoraggio continuo (o installarne) e completare con misure puntuali di portata
Separare il baseflow con filtri digitali calibrati sulla curva di recessione
Calcolare il budget idrico con più scenari di P ed ET da prodotti da telerilevamento
Effettuare campagne idrogeochimiche-isotopiche mensili per 12-18 mesi
Condurre almeno una campagna con drone termico in condizioni di magra
Integrare i tre set di dati per localizzare e quantificare gli apporti GW[1]

6.2 Affinità con altri studi italiani

L’approccio si inserisce in una tradizione metodologica in crescita negli acquiferi carbonatici italiani. Studi sui Monti Sibillini hanno già prodotto carte idrogeologiche dettagliate (scala 1:50.000) della sequenza carbonatica pre-sismica. L’idrogeologia isotopica viene applicata sistematicamente anche a sorgenti in Appennino meridionale per la comprensione dei percorsi di circolazione profonda. La speleologia applicata contribuisce dati non ottenibili con metodi di superficie, soprattutto per sistemi carsici con condotti ben sviluppati.[11][9][2]

L’integrazione di telerilevamento (GRACE, MODIS, Sentinel) con dati in situ è identificata come la frontiera principale, sebbene i prodotti satellitari attuali soffrano di risoluzione spaziale insufficiente per bacini di piccole dimensioni come l’Ussita (44 km²).[1]

7. Domande di studio e verifica

Le seguenti domande sono utili per verificare la comprensione del contenuto dello studio.

Comprensione dei metodi:

Perché il filtro digitale di Lyne e Hollick è preferito per la separazione del baseflow in sistemi carsici? Qual è il significato del parametro k?
Che cosa misura il lc-excess e perché i valori positivi nelle acque dell’Ussita indicano ricarica rapida?
Quale principio fisico permette a un drone termico di individuare le zone di apporto di acque sotterranee in un torrente?
Come è stata stimata la Snow Water Equivalent (SWE) a scala di bacino in assenza di stazioni nivometriche affidabili?
Perché il rapporto Q/WS > 1 implica che il bacino sia un “importatore” di acque sotterranee?

Comprensione dei risultati:

In quale tratto del torrente Ussita si concentrano i principali apporti di acque sotterranee e da quale acquifero provengono?
Che cosa rivela il valore di CIRE (quota di ricarica isotopica) compreso tra 1.855 e 2.193 m s.l.m. riguardo alla provenienza delle acque?
Come si spiega l’arricchimento in solfati nelle acque della parte inferiore del bacino?
Cosa implica per la disponibilità idrica futura il fatto che lo snowmelt contribuisca per il 18% alla ricarica dell’acquifero?
Come il terremoto del 2016 ha influenzato il sistema idrogeologico dell’Ussita e come questa perturbazione è stata gestita nell’analisi?

Comprensione delle implicazioni:

Perché la conoscenza precisa del baseflow è importante per la definizione dei flussi ecologici?
In quale modo l’approccio integrato sviluppato per l’Ussita può essere trasferito ad altri bacini montani con scarsa strumentazione?

Glossario dei termini chiave

Termine	Definizione
Baseflow (BF)	Componente del deflusso fluviale derivante dagli apporti lenti e continui delle acque sotterranee
BFI (Base Flow Index)	Rapporto tra baseflow medio annuo e portata media annua totale
CIRE	Quota di Ricarica Isotopica: altitudine media stimata dell’area di ricarica tramite il gradiente altitudinale del ?¹?O
GW-SW	Groundwater – Surface Water: interazione tra acque sotterranee e superficiali
lc-excess	Eccesso lineare condizionato: deviazione dalla Retta Meteoric Locale; positivo = assenza di evaporazione
LMWL	Local Meteoric Water Line: retta di regressione ?D–?¹?O per le precipitazioni locali
Master Recession Curve	Curva di recessione media che descrive il decadimento esponenziale della portata durante la stagione secca
SWE	Snow Water Equivalent: equivalente in acqua dello strato di neve, misura la quantità d’acqua contenuta nella neve
IT-SNOW	Dataset di ranalisi nivologica per l’Italia (2010–2021), ~500 m di risoluzione
Snowmelt (P_snow)	Contributo idrico derivante dallo scioglimento della neve
MFC	Marne a Fucoidi: formazione impermeabile che funge da limite idrogeologico nel bacino dell’Ussita
BLC	Basal Limestones Complex: Calcare Massiccio + Corniola; acquifero principale ad alta permeabilità
MAC	Maiolica Complex: secondo acquifero importante del bacino

Fonti e riferimenti

Ortenzi S., Di Matteo L., Valigi D., Donnini M., Dionigi M., Fronzi D., Geris J., Guadagnano F., Marchesini I., Filippucci P., Avanzi F., Penna D., Massari C. (2026). Exploring groundwater-surface water interactions and recharge in fractured mountain systems: an integrated approach. Hydrology and Earth System Sciences, 30, 1755–1778. Licenza: CC BY 4.0.
? https://doi.org/10.5194/hess-30-1755-2026
? https://hess.copernicus.org/articles/30/1755/2026/
Avanzi F. et al. (2023). IT-SNOW: a snow reanalysis for Italy blending modeling, in situ data, and satellite observations (2010–2021). Earth System Science Data, 15, 639–. ? https://essd.copernicus.org/articles/15/639/2023/essd-15-639-2023.pdf
Cervi F. et al. (2022). Determining recharge distribution in fractured carbonate aquifers in central Italy using environmental isotopes: snowpack cover as an indicator for future availability of groundwater resources. Hydrogeology Journal. ? https://link.springer.com/10.1007/s10040-022-02501-9
Di Matteo L. et al. (2021). Fractured carbonate aquifers of Sibillini Mts. (Central Italy). Journal of Maps. ? https://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.1080/17445647.2021.1894252
Fronzi D. et al. (2020). Earthquake-Induced Spring Discharge Modifications: The Pescara di Arquata Spring Reaction to the August–October 2016 Central Italy Earthquakes. Water, 12(3), 767. ? https://www.mdpi.com/2073-4441/12/3/767
Scintilena – Approfondimenti sugli acquiferi carsici italiani come risorsa strategica. ? https://www.scintilena.com/guida-di-studio-gli-acquiferi-carsici-ditalia-una-risorsa-strategica/03/21/
Scintilena – La speleologia applicata alla ricerca idrogeologica. ? https://www.scintilena.com/la-speleologia-applicata-alla-ricerca-idrogeologica/03/21/

L'articolo Neve, rocce fratturate e droni: così si studia l’acqua nascosta dell’Appennino proviene da Scintilena.

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