Quando la Pioggia Scatena l’Inferno: Il Caso Cervinara 1999 e la Danza Pericolosa di Acqua e Detriti

Ciao a tutti! Oggi voglio portarvi con me in un viaggio affascinante, ma allo stesso tempo un po’ inquietante, nel mondo dei movimenti di massa indotti dalle piogge. Parleremo di colate detritiche, flussi iperconcentrati e piene improvvise, fenomeni che, purtroppo, conosciamo bene in Italia. Immaginatevi la scena: una pioggia torrenziale si abbatte su un bacino montano. Cosa succede? Non è una semplice alluvione, né una singola frana. Spesso è un cocktail micidiale di acqua e detriti che si scatena a valle con una forza devastante. E il vero rompicapo è che questi fenomeni non amano starsene separati; si mescolano, si trasformano l’uno nell’altro, creando scenari complessi e difficili da prevedere. È proprio di questo che voglio parlarvi, prendendo come spunto un evento drammatico che ha segnato la storia recente del nostro Paese: la tragedia di Cervinara del 1999.

La Sfida: Capire il Caos Organizzato della Natura

Quando parliamo di questi eventi, ci troviamo di fronte a una vera e propria “danza” di materiali. Le colate detritiche (Debris Flows o DF), per esempio, sono flussi rapidissimi di detriti saturi d’acqua che si incanalano in solchi ripidi. Poi ci sono le valanghe detritiche (Debris Avalanche o DA), simili ma non confinate in un canale. Se la concentrazione di solidi scende un po’, tra il 20% e il 50%, entriamo nel regno dei flussi iperconcentrati (Hyperconcentrated Flows o HF). E se l’acqua domina, con meno del 20% di solidi, abbiamo le piene improvvise (Flash Floods o FF). Capite bene che distinguere e prevedere questi fenomeni, che spesso si combinano nello spazio e nel tempo durante lo stesso temporale, è una sfida enorme per noi scienziati e per chi si occupa di protezione civile.

Negli ultimi 30 anni, la ricerca sulle frane ha fatto passi da gigante. Abbiamo sviluppato modelli numerici sofisticati, migliorato le tecniche di monitoraggio e compreso meglio la meccanica dei terreni insaturi. In Italia, dopo il disastro di Sarno-Quindici del 1998, la zonizzazione del rischio frana è diventata obbligatoria, passando da scale generiche a mappe di dettaglio basate su modelli fisicamente realistici. Ma la nuova frontiera è proprio questa: riuscire a prevedere non solo se e dove, ma anche quale tipo di fenomeno e con quale sequenza di eventi potremmo trovarci a fare i conti. Eventi a cascata, come quelli che stiamo per analizzare, sono ancora un terreno poco esplorato.

Cervinara 1999: Un Caso Studio Drammatico

Torniamo al dicembre 1999, a Cervinara, in Campania. Tra il 14 e il 16 dicembre, caddero ben 264 mm di pioggia in 38 ore. Un evento con tempi di ritorno elevatissimi, tra i 50 e i 100 anni per alcune fasi. Quest’area, ai piedi del Monte Partenio, è caratterizzata da depositi piroclastici superficiali, molto sensibili alle piogge intense. Quella notte, si verificarono diverse frane superficiali, ma una in particolare, una valanga detritica di circa 30.000 metri cubi, si trasformò in una colata detritica che puntò dritta verso il centro abitato. Il problema? Il paese sorge proprio alla confluenza di due canali, all’apice di un conoide alluvionale/colluviale. E qui la situazione si complicò ulteriormente.

Le testimonianze e i dati raccolti ci dicono che un canale portava principalmente acqua di deflusso, mentre dall’altro arrivava la furia della colata detritica. Immaginate l’interazione: acqua e detriti che si scontrano, si mescolano, cambiano natura. Prima allagamenti, poi l’arrivo della colata che riempì il greto di un torrente e infine un’ondata di detriti e acqua che invase le strade, causando purtroppo 6 vittime e danni ingenti. Un vero e proprio scenario di crisi montana inaspettato, o meglio, la cui dinamica complessa non era stata pienamente compresa fino ad allora.

Noi ricercatori ci siamo chiesti: come possiamo simulare questa interazione complessa tra acqua e solidi? Come evolve la concentrazione di detriti nel flusso mentre scende a valle e incontra altra acqua?

La Nostra Lente d’Ingrandimento: i Modelli Matematici

Per cercare di rispondere a queste domande e ricostruire l’evento di Cervinara, abbiamo utilizzato un approccio combinato. Prima di tutto, per capire quanta acqua stesse scorrendo nei canali a causa della pioggia, abbiamo impiegato il modello LISEM (Limburg Soil Erosion Model). Questo modello simula processi come l’intercettazione della pioggia da parte della vegetazione, l’infiltrazione nel terreno, il ruscellamento superficiale e il trasporto di sedimenti. Ci ha fornito, in pratica, gli idrogrammi, cioè la quantità d’acqua e di sedimento che fluiva in certi punti chiave del bacino prima dell’arrivo della grande colata.

Poi, per simulare la propagazione vera e propria della miscela acqua-detriti, ci siamo affidati a uno strumento molto potente: il modello r.avaflow. Si tratta di un modello bifase, il che significa che considera separatamente la fase solida (i detriti) e la fase liquida (l’acqua), ma ne simula l’interazione. Risolve le equazioni di conservazione della massa e della quantità di moto, tenendo conto del comportamento reologico dei materiali: attritivo per il suolo, newtoniano per l’acqua. Una variabile chiave in r.avaflow è la frazione volumetrica solida (αs), che ci dice se abbiamo a che fare con una valanga ricca di solidi o con un flusso più fluido e iperconcentrato. Il modello è in grado di gestire automaticamente il passaggio da un tipo di flusso all’altro in base a come questa concentrazione evolve.

Abbiamo quindi “dato in pasto” ai modelli un Modello Digitale del Terreno (DTM) ad alta risoluzione dell’area prima dell’evento, i dati sulla pioggia registrata, le caratteristiche dei suoli piroclastici e, ovviamente, il volume della massa franata iniziale (circa 30.000 m³). L’idea era di vedere come questa massa solida, una volta rilasciata, interagisse con l’acqua di deflusso già presente nei canali, simulata da LISEM.

Cosa Abbiamo Scoperto: La Trasformazione del Flusso

E i risultati? Beh, sono stati illuminanti! Le simulazioni hanno mostrato una sequenza di eventi molto vicina a quella osservata sul campo.

• Inizialmente, l’acqua di deflusso si è accumulata nei canali naturali e nelle vicinanze dell’area urbanizzata.
• Successivamente, la colata detritica si è propagata rapidamente lungo il versante, spinta principalmente dall’acqua interstiziale presente nei detriti stessi.
• Man mano che scendeva e incontrava l’acqua di deflusso nei canali, la concentrazione di materiale solido nella colata diminuiva. Si stava trasformando! Un flusso iperconcentrato ha così raggiunto l’area pedemontana.
• A questo punto, gran parte del materiale solido più grossolano si è depositato, soprattutto vicino alla zona edificata, anche a causa dell’ostacolo rappresentato dagli edifici stessi.
• Ma non è finita qui! Una massa ancora più diluita, ormai una vera e propria piena improvvisa con una concentrazione di solidi inferiore al 20%, è riuscita a percorrere diversi chilometri, arrivando quasi a lambire la linea ferroviaria.

La cosa affascinante è che le nostre simulazioni hanno riprodotto abbastanza fedelmente l’estensione dell’area inondata e lo spessore dei depositi, confrontandoli con i rilievi post-evento. Abbiamo visto, ad esempio, come la concentrazione di solidi (αs) fosse molto alta (tipica di un DF) nelle parti alte del percorso, per poi diminuire progressivamente. Nelle zone più a valle, dove il flusso ha continuato la sua corsa, αs era decisamente bassa, indicando una FF. Questo ci ha permesso di capire come l’interazione tra la colata iniziale e il deflusso superficiale sia stata cruciale nel determinare la natura e la pericolosità del fenomeno nelle diverse zone.

Abbiamo anche analizzato l’evoluzione temporale dell’altezza della fase solida e di quella liquida in alcuni punti di controllo. È emerso chiaramente come i picchi di acqua e detriti non fossero sincroni, ma legati a scale temporali differenti. Questo è fondamentale: la mobilizzazione di una grande massa di sedimento in un tempo breve può generare picchi di piena molto elevati, diversi da quelli che si avrebbero con una semplice erosione graduale lungo il canale.

Implicazioni e Prospettive Future

Allora, cosa ci insegna tutto questo? Innanzitutto, che non possiamo considerare questi fenomeni come eventi isolati. L’interazione tra deflusso idrico e mobilizzazione di detriti è un fattore chiave, capace di trasformare radicalmente il comportamento e la pericolosità di un movimento di massa. Modelli come r.avaflow, che riescono a cogliere questa complessità bifasica, sono strumenti preziosissimi per la previsione e la mitigazione del rischio.

Capire come la concentrazione di solidi evolve nello spazio e nel tempo ci aiuta a definire meglio le aree a rischio e a progettare opere di difesa più efficaci. Pensate a bacini di contenimento o briglie: la loro efficacia dipende moltissimo dal tipo di flusso che devono intercettare. Simulare questi scenari “a cascata” ci permette di essere più preparati.

Certo, la sfida resta aperta. Ogni bacino ha le sue specificità, ogni evento meteorologico è unico. Ma ogni caso studiato e modellato, come quello di Cervinara, aggiunge un tassello importante alla nostra conoscenza. E in un contesto di cambiamenti climatici, con eventi estremi sempre più frequenti, questa conoscenza diventa ancora più cruciale per proteggere le nostre comunità e il nostro territorio.

Spero che questo “tuffo” nel mondo delle colate detritiche e dei flussi combinati vi abbia incuriosito. È un campo di ricerca in continua evoluzione, dove la geologia, l’ingegneria e l’informatica si incontrano per cercare di decifrare i messaggi, a volte violenti, che la natura ci invia.

Fonte: Springer