Misura e previsione dell'erosione idrica superficiale mediante la tecnica del 7Be Il caso del bacino sperimentale W2 in provincia di Crotone

Increasing concern for soil erosion problems occurring in different environmentalcontexts focussed on the need to obtain reliable estimates of erosion rates using modelsof various origin and effectiveness. The need to calibrate and validate such modelsrequires experimental measurements of soil loss with the aim of calculating theproportion of sediment delivered to the stream network. During the last decades, theuse of fallout radionuclides, including caesium-137 (137Cs) and excess lead-210(210Pbex), has attracted much interest as providing an essentially unique means ofassembling retrospective, spatially distributed information on rates of soil loss andsoil and sediment redistribution within the landscape over different timescales, withoutthe need for expensive long-term monitoring. In some respects, the ability to providea time-integrated assessment of the medium- or longer-term mean annual rateof soil loss can be seen as an important advantage. However, there are many circumstanceswhere a very much shorter timeframe is required, for example when assessingthe impact of land use change or documenting the rates of soil loss associatedwith different crops or land management practices. Beryllium-7 (7Be), a natural falloutradionuclide, but with a very much shorter half-life (t = 53 days), offers thepotential to document rates of soil loss associated with individual events or shortperiods of heavy rainfall. The study reported in this contribution explored the possibilityof using the technique based on 7Be that permits direct estimation of the soilloss associated with a heavy rainfall event occurred in November 2013. In order toprovide an objective assessment of the validity of the results generated using thisapproach, the study was undertaken using an experimental catchment located nearCrotone (southern Italy). This permitted the estimates of soil loss derived from the7Be measurements for an individual event to be directly compared with the measuredvalue of sediment yield at the catchment outlet.

La riconosciuta importanza del ruolo esercitato dall'erosione idrica in campoambientale ha evidenziato la necessità di ottenere stime attendibili di questo fenomenoed ha condotto al concepimento di modelli matematici di diversa origine ed efficacia.L'opportunità di tarare e validare tali modelli impone la raccolta di dati sperimentalicon il principale obiettivo di calcolare la percentuale di sedimenti che, unavolta veicolati dalla corrente idrica, vengono recapitati nei corsi d'acqua terminali.Recenti sviluppi nell'uso dei radionuclidi Cesio-137 (137Cs) e Piombo-210 (210Pbex) perdeterminare i tassi di ridistribuzione del suolo causati dall'erosione idrica, offronoun notevole contributo in tal senso e costituiscono, pertanto, un importante avanzamentodella ricerca scientifica. Le misure sperimentali di 137Cs e 210Pbex permettonoinfatti di ottenere informazioni retrospettive, nel medio termine (circa 60 anni per il137Cs e fino a 100 anni per il 210Pbex), stimando la distribuzione spaziale dei tassi diridistribuzione del suolo generati da diverse forme di erosione. Tuttavia, tenutoconto che i risultati ottenuti con tali tecniche forniscono una stima media del tasso dierosione, cioè relativa ad intervalli temporali lunghi, le stesse non consentono di calcolarei tassi di perdita di suolo associati a periodi brevi. Nell'ipotesi di affrontarel'aspetto conoscitivo del fenomeno in tali contesti, è necessario considerare l'eventualitàdi usare radionuclidi di origine naturale, in modo da ottenere utili indicazioniper intervalli temporali di breve termine. Tra i radionuclidi di origine naturale, ilBerillio-7 (7Be), caratterizzato da un tempo di permanenza molto breve (t = 53 giorni),ha dimostrato negli ultimi decenni di offrire considerevoli opportunità in questocampo. L'obiettivo del presente lavoro è stato quello di utilizzare il radionuclide 7Beper quantificare il tasso di erosione idrica in un bacino sperimentale interessato dacopertura forestale ad eucalitto. L'utilizzo di campioni di suolo in 17 punti di prelievoha consentito di studiare la distribuzione spaziale del radionuclide a seguito diun importante evento erosivo verificatosi nel novembre 2013. Tale distribuzione èstata confrontata con il corrispondente valore di fallout ottenuto presso un'area stabileappositamente allestita durante l'esperimento. La disponibilità della misura disedimento accumulato nella vasca di raccolta (posizionata alla sezione di chiusuradel bacino) ha consentito inoltre di confrontare le stime puntuali ottenute dal radionuclidecon il dato misurato. I risultati conseguiti, sia pure con riferimento ad ununico evento erosivo, hanno permesso di valutare l'efficacia della tecnica e di estendernel'applicazione ad eventi successivi.