Viaggio nel Tempo Sottoterra: Come Mappe Antiche e Geofisica Svelano i Segreti Nascosti delle Città

Avete mai pensato a cosa si nasconde sotto l’asfalto e i marciapiedi delle nostre città? Strati su strati di storia, cambiamenti, a volte persino antichi corsi d’acqua dimenticati. Sembra fantascienza, ma oggi abbiamo strumenti incredibili per intraprendere un vero e proprio viaggio nel tempo geologico urbano. E la cosa affascinante è che possiamo farlo combinando tesori del passato, come le vecchie mappe catastali, con tecnologie geofisiche all’avanguardia. Recentemente, mi sono immerso in un progetto entusiasmante a Civita Castellana, un gioiello nel cuore dell’Italia, per fare proprio questo: ricostruire l’evoluzione del suo paesaggio sotterraneo.

Le mappe catastali, quei documenti che definiscono le proprietà, sono molto più che semplici pezzi di carta. Sono finestre sul passato, ricche di informazioni preziose non solo per capire come erano suddivise le terre, ma anche per discipline come la geologia, l’archeologia e persino la pedologia (lo studio dei suoli). Certo, a volte mancano dettagli topografici non essenziali e possono avere delle imprecisioni, ma grazie al digitale, oggi possiamo gestirle in modi nuovi e potenti. Immaginate di poter visualizzare in 3D come era pianificata una città secoli fa!

Mappe Antiche: Tesori Nascosti per Capire il Presente

Queste ricostruzioni digitali ci offrono prospettive un tempo inaccessibili. E non è solo una questione di curiosità storica. L’analisi di questi dati storici, integrata con strumenti moderni, ha applicazioni pratiche enormi:

• Ridurre i rischi legati ad alluvioni e frane.
• Facilitare lo sfruttamento minerario in modo più consapevole.
• Migliorare i sistemi di amministrazione del territorio.
• Aiutare nella pianificazione urbana.
• Preservare il patrimonio culturale.
• Studiare i paesaggi urbani e la loro trasformazione.
• Analizzare come è cambiata la rete idrografica nel tempo.

Nello studio della geomorfologia urbana, i documenti storici sono fondamentali. Ci aiutano a identificare, mappare e datare le forme del paesaggio modellate dall’attività umana. E credetemi, l’impatto dell’uomo è enorme, specialmente nelle città, dove l’urbanizzazione accelera i processi geomorfologici, a volte seppellendo completamente la morfologia naturale sotto metri di materiale di riporto.

Sotto i Nostri Piedi: Il Mondo Nascosto dei Depositi Antropici

Questi accumuli di materiale, che chiamo depositi antropici, sono il risultato di decenni, a volte secoli, di attività di riempimento e costruzione. Possono raggiungere spessori notevoli, anche diversi metri! Il problema è che spesso questi materiali non sono stati compattati a dovere. Questo li rende instabili e potenzialmente pericolosi. Riempimenti mal gestiti possono causare collassi, cedimenti (sinkholes) e assestamenti superficiali, con gravi rischi per edifici e infrastrutture.

Dal punto di vista geotecnico, questi depositi sono spesso vulnerabili. Possono amplificare le onde sismiche durante un terremoto o alterare la circolazione dell’acqua nel sottosuolo. Per questo è cruciale studiarli a fondo. Tradizionalmente, si usano sondaggi geologici (carotaggi) e prove penetrometriche dinamiche (come le DP) per capire spessore e caratteristiche di questi riempimenti. Tuttavia, fare queste indagini in modo esteso in una città è complicato, costoso e spesso impraticabile. Spesso ci si affida quindi a operazioni matematiche su mappe (map-algebra) o all’interpolazione di dati da pochi sondaggi, ma questo può portare a imprecisioni, data la variabilità di questi depositi.

Qui entra in gioco la geofisica. Tecniche non invasive come la tomografia di resistività elettrica (ERT) e le indagini sismiche ci permettono di “vedere” nel sottosuolo senza scavare. In particolare, due tecniche si sono rivelate preziose nel nostro studio a Civita Castellana: l’analisi multicanale delle onde di superficie (MASW) e il rapporto spettrale Orizzontale/Verticale del rumore sismico ambientale (HVSR). La MASW è ottima per mappare le variazioni di rigidità del terreno e individuare sottoservizi, mentre l’HVSR ci aiuta a stimare lo spessore dei sedimenti soffici sopra uno strato più rigido (il bedrock). Usate insieme, queste tecniche ci danno un quadro dettagliato delle proprietà del sottosuolo, fondamentale per la pianificazione urbana e la mitigazione dei rischi.

Civita Castellana: Un Caso Studio Emozionante in 3D e 4D

Il nostro lavoro a Civita Castellana è stato un’avventura scientifica che ha fuso geologia, geotecnica e geofisica. Abbiamo creato un modello geomorfologico 3D multi-temporale. Cosa significa? Che non solo abbiamo ricostruito la struttura del sottosuolo oggi, ma abbiamo anche integrato la dimensione del tempo, usando mappe catastali del secondo dopoguerra per capire come il paesaggio si è evoluto negli ultimi 70 anni.

Abbiamo raccolto una mole enorme di dati:

• Dati da sondaggi geologici (S1, S2) che ci hanno mostrato la sequenza stratigrafica reale fino a 20 metri di profondità.
• Risultati di prove penetrometriche dinamiche super pesanti (DPSH-1, DPSH-2) per capire le proprietà meccaniche del terreno.
• Abbiamo “sintetizzato” altri due sondaggi virtuali (VBA, VBB) basandoci sulla letteratura geologica esistente sull’area.
• Abbiamo eseguito due campagne MASW e una misurazione HVSR per validare il nostro modello.
• Abbiamo usato un modello digitale di elevazione (DEM) attuale ad alta risoluzione.
• Abbiamo digitalizzato la mappa catastale storica (foglio n°28) per ottenere un DEM del passato.

Tutti questi dati sono confluiti in un geodatabase 4D (dove la quarta dimensione è il tempo) e poi utilizzati per costruire un modello 3D a voxel (piccoli cubetti elementari) ad altissima risoluzione (0.1m x 0.1m x 0.1m). Questo ci ha permesso di visualizzare con precisione chirurgica la geometria degli strati geologici e, soprattutto, dei depositi antropici.

Risultati Sorprendenti: Valli Nascoste e Volumi Trasformati

Il nostro modello digitale non è solo una bella immagine, ma uno strumento potente per quantificare il cambiamento. Confrontando il modello basato sulla topografia attuale con quello basato sulla mappa catastale storica, abbiamo fatto scoperte notevoli. Oggi, l’area studiata è prevalentemente pianeggiante, a circa 136 metri sul livello del mare. Ma il modello storico ci ha rivelato un paesaggio diverso: un terreno che digradava dolcemente verso un corso d’acqua, oggi completamente sepolto!

Questo torrente è stato deviato e incanalato in un condotto artificiale. I volumi parlano chiaro: il modello attuale mostra circa 23.300 metri cubi di materiale di riporto antropico. Il modello basato sulla mappa storica ne indicava circa 9.700 metri cubi. Ciò significa che negli ultimi 70 anni sono stati aggiunti ben 13.600 metri cubi di materiale per livellare l’area e soddisfare le esigenze urbane! Una trasformazione imponente.

La geofisica ha confermato brillantemente i risultati del modello. L’analisi HVSR ha identificato una frequenza (F2 a 6.3 Hz) corrispondente al contrasto di rigidità tra i depositi di riempimento superficiali e le lave sottostanti più compatte. Le indagini MASW hanno caratterizzato uno strato superficiale di circa 10 metri, con velocità delle onde di taglio (Vs) tra 170 e 350 m/s, tipiche di materiali di riporto, che poggia su lave fratturate con Vs intorno ai 600 m/s. È interessante notare che la rigidità del riporto aumenta con la profondità, suggerendo forse diverse fasi di riempimento e compattazione nel tempo. Confrontando i risultati HVSR e MASW (usando le funzioni di trasferimento teoriche), abbiamo ottenuto una coerenza notevole, validando lo spessore del riporto stimato dal modello 3D multi-temporale.

Perché Tutto Questo è Importante? Dalla Ricostruzione alla Mitigazione dei Rischi

Il dibattito sull’accuratezza delle mappe catastali storiche esiste, ma il nostro studio dimostra che, se usate criticamente e integrate con dati moderni (sondaggi, geofisica), sono una risorsa incredibilmente valida per modellare la geometria e i volumi attuali dei depositi antropici. Caratterizzare questi depositi è una sfida enorme in ambiente urbano, dove le indagini invasive sono difficili. L’approccio che abbiamo sviluppato, combinando modellazione 3D multi-temporale e geofisica non invasiva, offre una soluzione potente ed efficiente.

Il modello 3D ci permette di superare i limiti delle mappe 2D tradizionali e delle interpolazioni basate su pochi dati. La sfida più grande è stata proprio conciliare informazioni storiche eterogenee con tecniche moderne, ma una piattaforma 3D si è rivelata essenziale per armonizzare tutto. Tecniche a basso costo come MASW e HVSR si sono dimostrate efficaci nel validare il modello. Sebbene ogni tecnica abbia le sue incertezze, l’integrazione multi-sorgente riduce l’errore complessivo, portando a una soluzione convergente e robusta. Abbiamo scelto MASW e HVSR anche perché sono meno disturbate da sottoservizi e strutture elettrificate rispetto ad altre tecniche come quelle elettromagnetiche, rendendole ideali per contesti urbani complessi.

Le implicazioni di questo lavoro vanno oltre la semplice ricostruzione storica. Capire come il paesaggio urbano si è evoluto ci aiuta a comprendere meglio la relazione tra attività umana e processi geologici. A Civita Castellana, il seppellimento del torrente e l’accumulo di riporti hanno alterato drasticamente l’idrologia superficiale e sotterranea. Questo può aumentare la suscettibilità a fenomeni come subsidenza, cedimenti differenziali e allagamenti localizzati, specialmente in aree dove il drenaggio naturale è stato interrotto. L’area è già nota per problemi di instabilità legati a cavità sotterranee e ai riempimenti stessi. Questi terreni soffici possono anche amplificare i danni da terremoto.

Conciliare dati storici e moderni diventa quindi cruciale non solo per ricostruire il passato, ma anche per valutare e mitigare i rischi geologici attuali e futuri, costruendo città più resilienti.

Conclusioni e Prospettive Future

Questo studio a Civita Castellana ha dimostrato che un approccio multi-sorgente e multi-temporale, che integra mappe storiche, dati geologici diretti e geofisica avanzata all’interno di un modello 3D, è una strategia vincente per:

• Comprendere l’evoluzione del sottosuolo urbano.
• Quantificare i volumi dei depositi antropici e la loro evoluzione nel tempo.
• Identificare morfologie sepolte come antiche valli e corsi d’acqua.
• Validare l’uso delle mappe catastali storiche in combinazione con la geofisica.
• Potenzialmente ridurre la necessità di costose indagini invasive.
• Fornire dati essenziali per la valutazione e la mitigazione dei geo-rischi urbani.

Abbiamo svelato storie nascoste sotto i nostri piedi, mostrando come l’intervento umano abbia rimodellato il paesaggio. Il seppellimento del torrente e la sua deviazione artificiale hanno cambiato i pattern di drenaggio, aumentando potenzialmente i rischi urbani. Il futuro? Vogliamo estendere questo approccio su scala più ampia a Civita Castellana e applicarlo ad altre città storiche, magari utilizzando dati storici con una risoluzione temporale ancora maggiore, per continuare a svelare i segreti nascosti nel sottosuolo delle nostre affascinanti città.

Fonte: Springer