Hochvogel, la vetta alpina che si sta spezzando in due

La vetta alpina dell’Hochvogel (2592 m), al confine tra Germania e Austria, mostra sulla sua sommità una frattura allarmante, ampia 5 metri e lunga 30 metri. Il problema maggiore è rappresentato attualmente dal ritmo con cui tale frattura continua a espandersi, ampliandosi di circa mezzo centimetro al mese.

Trattasi di un fenomeno non certo nato dall’oggi al domani. La montagna è da tempo attenzionata dagli esperti, che ne monitorano costantemente i movimenti. Nel corso degli anni il versante Sud si è già abbassato di alcuni metri. Ad un certo punto sarà inevitabile il verificarsi di un crollo che porterà, secondo i dati diffusi dal German Research Center for Geosciences (GFZ) di Postdam, al rilascio di 260.000 metri cubi di detriti calcarei, che piomberanno nella Hornbach Valley, in Austria.

Quando potrebbe avvenire il crollo?

“Difficile da dirsi con i metodi convenzionali”, si legge in un comunicato recentemente diffuso dal GFZ. I ricercatori di Postdam assieme a colleghi della Technical University of Munich hanno pertanto cercato di affrontare tale quesito installando una serie di sensori sismici sulla montagna.

“Gli strumenti registrano le impercettibili vibrazioni della vetta”, spiegano i ricercatori. Le vibrazioni rocciose registrate dai sismografi vengono paragonate a corde di violino. “Come una corda può essere premuta con maggiore o minore pressione, così la frequenza delle vibrazioni cambia a seconda degli stress cui è sottoposta la vetta”. Analizzando i picchi di attività della massa rocciosa è così possibile seguire quella che viene definita “fase preparatoria al crollo”.

Tale monitoraggio risulta essenziale per poter essere in grado, quando sarà necessario, di diramare per tempo una allerta. “Anche se aree abitate non saranno interessate in maniera diretta dall’evento”, chiariscono da Postdam. La valle sottostante è infatti ormai completamente disabitata e interdetta da tempo.

Sono le frane a ridisegnare i paesaggi

Come si legge sul comunicato del GFZ, movimenti franosi su versanti montuosi si verificano di continuo. Si tratta di fenomeni che giocano un ruolo centrale nella evoluzione a lungo termine dei paesaggi. E sono di fondamentale interesse nella pianificazione dell’uso dei terreni nonché nella valutazione dl rischio. Ad ogni modo, poiché si verificano all’improvviso e procedono a velocità sostenute, tali movimenti di masse sono complessi da studiare. In generale è chiaro che il carico meccanico o le fluttuazioni termiche possano determinare uno stress all’interno degli strati rocciosi. Stress che viene poi rilasciato attraverso processi di disintegrazione. Le fratture evolvono su scale spaziali differenti e, a un certo punto, la struttura diventa così instabile da raggiungere il punto di rottura e dar luogo al crollo.

Anche se la dinamica delle frane rappresenta un tema scientifico già sufficientemente studiato e noto, restano dei gap nella valutazioni di precursori a lungo termine di tali crolli. Una delle ragioni è rappresentata dal fatto che l’installazione di strumentazioni fisse ad alta quota sia un processo complicato e oneroso. La seconda ragione è che i monitoraggi a lungo termine siano stati finora svolti in generale utilizzando i dati da remote sensing o sensori che raccolgono dati puntuali. Nessuno di tali approcci consente di raccogliere informazioni su cosa accada all’interno del volume di roccia ad una scala di dettaglio temporale e spaziale idonea, in maniera continua e in un contesto spaziale ampio. 

Per capire quando e perché la massa rocciosa oggi instabile dell’Hochvogel abbia iniziato a muoversi, nel 2018 un team di ricercatori coordinato da Michael Dietze, ricercatore post-Doc nella Geomorphology Section del GFZ, ha installato sei sismometri in vetta, ognuno a una distanza di 30/40 metri l’uno dall’altro. Per un paio di mesi i sensori hanno registrato la frequenza di oscillazione della montagna. Le vibrazioni della roccia, come chiarito dai ricercatori, sono generalmente causate dal vento e da numerose piccole eccitazioni della superficie terrestre. La frequenza delle oscillazioni è determinata a sua volta da molteplici fattori come la temperatura, lo stress del materiale roccioso e la debolezza del materiale stesso.  

Il nuovo approccio di misurazione con i sismometri

Nell’estate del 2018, i ricercatori sono stati in grado di misurare un pattern di frequenze ricorrente con andamento “a denti di sega”. Su un periodo di 5/7 giorni, la frequenza delle vibrazioni è aumentata in maniera ripetutamente da 26 a 29 Hertz, per poi tornare al valore base in meno di 48 ore. L’aumento di frequenza, come detto in precedenza, è da legarsi all’aumento di stress cui è sottoposta la massa rocciosa.

In corrispondenza delle fasi di decremento della frequenza e ripristino del valore originale, i sensori hanno rilevato dei segnali di frattura, classici delle fasi di ritorno all’equilibrio di masse sottoposte a stress. Questo andamento ciclico di aumento e decremento dello stress a scatti, viene definito “stick slip motion”. Ed è un tipico precursore di ampi movimenti di massa. Più vicini appaiono tali eventi, più il ciclo diventa breve, più il pericolo aumenta.

“Con l’aiuto dell’approccio sismico possiamo per la prima volta registrare e processare questo fenomeno ciclico in maniera continua, quasi in real time”, spiega Michael Dietze. Il ricercatore ammette ad ogni modo che tale approccio sia da considerarsi attualmente sperimentale. Ci vorrà tempo prima che possa diventare una rooutine sull’arco alpino. “Stiamo attualmente dando prova di una teoria. Serve una dimostrazione di replicabilità in altri siti”. Dal punto di vista tecnico non si tratterebbe di un obiettivo complesso. Bisognerà trovare i fondi per poter procedere a ripetere la medesima installazione su altre vette alpine.

Il ruolo dell’acqua e del ghiaccio nelle fessure 

Nel corso delle misurazioni condotte tra luglio e ottobre 2018, i ricercatori hanno effettuato un’altra interessante scoperta. Il famoso grafico a denti di sega ha caratterizzato i mesi immediatamente successivi allo scioglimento della neve, scomparendo in estate inoltrata, nel corso di una stagione che nel 2018 si è rivelata estremamente siccitosa.

La conclusione cui sono giunti i ricercatori è che sia venuto meno l’effetto della presenza dell’acqua nelle fessure. Le vibrazioni della roccia nel periodo tardo estivo sono state solo indotte solo più dal variare della temperatura tra giorno e notte. Contrazioni durante le ore più fredde notturne, che inducono un ampliamento delle fessure (nei grafici si associa a un decremento di frequenza). Espansioni diurne indotte dal calore solare, con conseguente restringimento delle fessure (nei grafici associato a un aumento della frequenza di vibrazione).

Nel corso dei prossimi due anni, i ricercatori cercheranno di approfondire tale fenomeno di contrazione e espansione circadiana della massa rocciosa, in funzione dello sbalzo termico tra notte e giorno. Nonché di comprendere quanto gli inverni rigidi, e dunque la neve e il ghiaccio che si accumulano nelle fessure convertendosi poi in acqua, influenzino la velocità del processo di “rottura” in corso.

Il monitoraggio dell’Hochvogel rientra nell’ambito del più ampio progetto AlpSenseBench, finalizzato a definire la più idonea strumentazione per studiare la progressiva instabilità rocciosa delle Alpi. Le informazioni fornite dai sismometri installati sulla vetta sono state di recente sintetizzate in un articolo scientifico pubblicato sulla rivista Earth Surface Processes and Landforms.