Il livello del mare quale riferimento altimetrico

Il livello del mare quale riferimento altimetrico
S.
1.
-
PREMESSA
I n questi ultimi anni è stato messo in
e v i d e n z a ('• 9' 11 ) c o m e il livello d i t u t t i i
m a r i a u m e n t i g r a d u a l m e n t e d i circa 1 , 1 c m
per decennio. Il fenomeno è dovuto soprat u t t o a l l a p r o g r e s s i v a f u s i o n e delle m a s s e
g l a c i a l i t e r r e s t r i i n d i p e n d e n z a d i u n lent i s s i m o a u m e n t o d e l l a t e m p e r a t u r a a l l a superficie della Terra. B a s t a n o infatti a u m e n t i
della t e m p e r a t u r a dell'ordine di 0,1 °0 p e r
c i n q u a n t e n n i o p e r p r o d u r r e gli e f f e t t i a t t u a l m e n t e e f a c i l m e n t e osservabili. I l f e n o m e n o
è s t a t o possibile precisarlo q u a l i t a t i v a m e n t e
e q u a n t i t a t i v a m e n t e a p p e n a in questi ultimi
a n n i , p r i m a n o n si a v e v a u n a s u f f i c i e n t e dis t r i b u z i o n e d i m a r e o g r a f i l u n g o t u t t e le cos t e , essi m a n c a v a n o s p e c i a l m e n t e in q u e l l e
extraeuropee.
L a s e g u e n t e t a b e l l i n a i n d i c a le v a r i a z i o n i
m e d i e d e c e n n a l i d e l livello m a r i n o d e d o t t e
d a 110 stazioni mareografiche s i t u a t e lungo
le c o s t e d i t u t t i i m a r i (7- 9> u ) . L e m e d i e
d e i p r i m i t r e d e c e n n i s o n o s t a t e d e d o t t e da,
u n n u m e r o minore di stazioni e p e r t a n t o i
loro v a l o r i s o n o a p p r o s s i m a t i v i .
Valori decennali d e l l ' a u m e n t o del livello medio m a r i n o ( i n n a l z a m e n t i ili cm).
1891-1900
1901-1910
191 1-1920
1,6
0,2
0,7
1921-1930 1 9 3 1 - 1 9 4 0
2. - L E ATTUALI SUPERFICI DI
0,9
1,9
RIFERIMENTO.
Nelle determinazioni altimetriche sinora
e s e g u i t e si a s s u m e v a q u a l e s u p e r f ì c i e d i rifer i m e n t o il livello m e d i o d e l m a r e , d e d o t t o
P O L L I
d a i rilievi m a r e o g r a f ì c i ; o p p u r e , p i ù s e m p l i c e m e n t e , m a p i ù r a r a m e n t e p e r il s u o v a l o r e
r e l a t i v o , la s u p e r f ì c i e d e l g e o i d e p a s s a n t e p e r
u n a d a t o p u n t o della crosta terrestre.
C o n s i d e r i a m o il p r i m o caso. L a d e t e r m i n a z i o n e d e l livello m e d i o m a r i n o si o t t i e n e
q u a l e m e d i a d i t u t t e le a l t e z z e o r a r i e l e t t e
sui m a r e o g r a m m i p e r u n d a t o i n t e r v a l l o d i
t e m p o , che p u ò essere di u n o o più anni.
O p p u r e q u a l e m e d i a d i t u t t e le a l t e e b a s s e
m a r e e r i c a v a t e p u r e m e d i a n t e il m a r e o g r a f o .
Questi due procedimenti portano a risultati
p r a t i c a m e n t e u g u a l i , i n q u a n t o la d i f f e r e n z a
t r a le d u e d e t e r m i n a z i o n i è g e n e r a l m e n t e
dell'ordine di 0,1 m m , come risulta dimos t r a t o n e l l a p u b b l . ( 2 ).
Si r i t e n e v a a l l o r a c h e il livello m e d i o m a r i n o si m a n t e n e s s e p r a t i c a m e n t e c o s t a n t e .
E p e r t a n t o : a) c h e la d e t e r m i n a z i o n e del
livello m e d i o f o s s e t a n t o p i ù p r e c i s a q u a n t o
più lungo fosse l'intervallo di t e m p o esamin a t o ; b) c h e l a d i f f e r e n z a f r a i livelli m e d i
di a n n i diversi fosse m i n i m a , dell'ordine del
m m , e c h e p e r c i ò f o s s e p r a t i c a m e n t e suffic i e n t e c o n s i d e r a r e q u a l e livello m e d i o m a rino quello di u n a n n o meteorologicamente
normale.
C o n s i d e r a n d o u n a l u n g a serie di a n n i si h a ,
p e r q u a n t o si è d e t t o n e l l a P r e m e s s a , c h e i
valori e s t r e m i della serie differiscono s e m p r e
p i ù d a l loro v a l o r e m e d i o , c h e c a d e g e n e ralmente f r a i valori centrali. Lo scostamento dalla media a u m e n t a progressivamente
c o n l a l u n g h e z z a d e l l a serie e si p u ò f a c i l m e n t e v e d e r e che, i n t a l caso, a u m e n t a a n c h e l ' e r r o r e m e d i o d e l l a m e d i a . Si n o t i c h e
i n 10 a n n i lo s c o s t a m e n t o d o v u t o al g r a d u a l e a u m e n t o d e l livello m a r i n o è di o l t r e
1 c m , e ciò p r e s c i n d e n d o d a a l t r e v a r i a z i o n i
accidentali.
I n d i p e n d e n t e m e n t e dal progressivo au-
140
S. P O L L I
L I V E L L I M E D I M A K I N I IN
Anno
1900
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1910
11
12
13
14
15
16
17
18
19
1920
21
22
23
24
25
26
27
28
29
1930
31
32
33
34
35
36
37
38
39
1940
41
42
43
44
45
46
47
48
49
1950
Trieste
—
—
—
—
117
129
64
85
112
208
100
121
116
149
216
205
167
103
152
148
88
162
139
142
138
173
177
150
106
177
178
133
150
160
163
221
238
133
188
188
218
171
123
139
162
167
203
161
101
160
mm
Marsiglia
Brest
66
53
54
26
38
22
21
14
2
15
44
35
19
25
24
58
96
24
46
64
32
29
49
30
34
28
67
77
72
38
68
51
45
86
72
68
105
78
57
65
116
72
53
52
67
68
96
133
115
155
196
208
194
200
111
131
99
145
89
92
76
165
148
162
173
168
96
168
156
157
140
118
139
186
177
124
144
172
159
189
232
—
35
94
93
96
88
67
81
35
74
—
—
—
—
—
—
—
—
m e n t o eustatico, il livello m a r i n o , in u n
(lato sito, v a r i a di a n n o in anno, p e r cause
s o p r a t u t t o ' m e t e o r i c h e , secondo dislivelli che
v a n n o d a q u a l c h e m m a diversi c m . N o n
sono r a r e variazioni, t r a due a n n i successivi,
di 5-10 cm. P r e s e n t i a m o come esempio le
serie dei livelli m e d i a n n u i d e t e r m i n a t i a
Trieste, a Marsiglia e a B r e s t . L e altezze
in m m sono riferite a caposaldi locali. È
e v i d e n t e in t u t t i i t r e p o r t i il g r a d u a l e aum e n t o del livello m a r i n o .
Nel secondo caso, del caposaldo scelto
a r b i t r a r i a m e n t e sulla costa e i n d i p e n d e n t e m e n t e dal livello m a r i n o , si p u ò osservare
che esso, quale p u n t o delia crosta t e r r e s t r e ,
è soggetto a s p o s t a m e n t i verticali più o m e no l e n t i (si prescinde in q u e s t a n o t a dagli
s p o s t a m e n t i orizzontali) m o l t o diffìcilmente
d e t e r m i n a b i l i (quando n o n si i n t e n d a riferirsi al livello del m a r e ) . Tale caposaldo
presenta evidentemente un maggior grado
di r e l a t i v i t à r i s p e t t o al p r e c e d e n t e e pert a n t o n o n s a r à conveniente usarlo quale base a l t i m e t r i c a .
I n t u t t i i d u e casi, r i p e t e n d o la livellazione a distanza, di m o l t i anni, n o n si ritrov e r a n n o più le q u o t e della p r i m a livellazione.
Si t r a t t e r à di errori di m i s u r a , di variazione
del livello m e d i o m a r i n o o (li s p o s t a m e n t i
verticali del caposaldo fondamentale"? L a
q u e s t i o n e nei t e r m i n i considerati r i s u l t a ind e t e r m i n a t a . Occorre e v i d e n t e m e n t e conoscere qualche a l t r o elemento. V e d r e m o sub i t o che è possibile d e t e r m i n a r e il m o t o
verticale del livello m e d i o m a r i n o r i s p e t t o
a d u n livello origine, i n d i p e n d e n t e m e n t e
d a r i f e r i m e n t i costieri.
Ci p r o p o n i a m o p e r t a n t o ili definire u n livello medio generale, che diremo livello medio
origine, d e t e r m i n a b i l e su t u t t a la T e r r a , in
corrispondenza a d u n d a t o i s t a n t e T„, e di
precisare r i s p e t t o a d esso, m e d i a n t e coordin a t a v e r t i c a l e in f u n z i o n e del t e m p o , la
posizione del livello m e d i o generale variabile.
R i s p e t t o al livello origine (o al livello
generale a l l ' i s t a n t e T) la posizione di ogni
p u n t o della T e r r a risulta definita s o l a m e n t e
q u a n d o alla sua c o o r d i n a t a verticale si abbini l ' i s t a n t e t della, sua d e t e r m i n a z i o n e .
S o l a m e n t e in questo m o d o esso risulta precisato nello spazio e nel t e m p o e la sua posizione p o t r à essere c o n f r o n t a t a con quella
di ogni altro p u n t o sia c o n t e m p o r a n e o (cioè
con d e t e r m i n a z i o n e altimetrica eseguita allo
stesso i s t a n t e ) sia di a l t r a epoca. L a superficie di livello origine converrà sceglierla s o t t o
d e t e r m i n a t e condizioni che ora esporremo.
IL LIVELLO DEL
3.
-
I L LIVELLO MEDIO
MARE
QUALE
ORIGINE.
L e variazioni del livello medio m a r i n o
d i p e n d o n o s o s t a n z i a l m e n t e d a quelle climatiche. L ' a n d a m e n t o del clima, sia in u n a
regione che su t u t t a la Terra, p r e s e n t a fluttuazioni complesse che è possibile scomporre
in oscillazioni più semplici a v e n t i d e t e r m i n a t i periodi. I principali periodi climatici
sono quelli di a n n i 5,6; 11,2; 22,5; 35 e
quelli di a n n i 4, 8 e 16. Occorrerà p e r t a n t o
clic l'intervallo di deduzione del livello medio m a r i n o c o m p r e n d a questi periodi e non
risulti eccessivamente lungo, sia p e r elimin a r e gli inconvenienti del suo progressivo
a u m e n t o , sia p e r questioni p r a t i c h e di det e r m i n a z i o n e s t r u m e n t a l e e di calcolo. U n
intervallo di 20 a n n i risulta idoneo e sufficiente. I l livello medio così d e t e r m i n a t o si
a t t r i b u i s c e a l l ' a n n o c e n t r a l e del ventennio,
o meglio, a l l ' i s t a n t e centrale, che p o t r e b b e
essere l ' i s t a n t e zero del 1° gennaio dell'anno centrale. Si p o t r e b b e r o p r e n d e r e in considerazione i successivi v e n t e n n i di u n secolo, p e r esempio del secolo 1901-2000. Essi
sono gli intervalli 1901-1920; 1921-1940;. . .
1981-2000. Gli i s t a n t i centrali cadono all'ora zero del 1° gennaio 1 9 1 1 , 1 9 3 1 , . . . .1991.
Considerando invece i v e n t e n n i 1891-1910;
1911-1930; . . . 1991-2010, gli i s t a n t i cent r a l i si a v r e b b e r o alle ore zero dei giorni 1°
gennaio 1901, 1921, . . . 1.981, 2001.
L a posizione del livello medio di u n d a t o
v e n t e n n i o , p e r u n a d a t a stazione, si fissa
a d un p u n t o della costa. L a posizione del
livello m e d i o del successivo v e n t e n n i o figur e r à , a t t u a l m e n t e e nel m a g g i o r n u m e r o di
stazioni, più a l t a della p r e c e d e n t e . I l dislivello t r a le d u e posizioni v e n t e n n a l i n o n sar à g e n e r a l m e n t e uguale in t u t t e le stazioni
e ciò per i diversi s p o s t a m e n t i verticali che
le singole zone costiere p o t r a n n o subire.
La media dei dislivelli misurati in tutte le
stazioni mareografiche darà l'aumento
medio
del livello di tutti i mari nel ventennio esaminato. Se in u n a stazione il dislivello locale
risulterà superiore alla media generale, ciò
i n d i c h e r à che quel caposaldo (o quella zona
costiera) h a subito nel v e n t e n n i o u n abbass a m e n t o u g u a l e alla differenza f r a il valore
locale e quello generale. Se invece il dislivello della stazione figurerà inferiore alla
RIFERIMENTO
ALTIMETRICO
141
m e d i a generale, si a v r à a v u t o u n ' i n n a l z a m e n t o costiero.
Quale superficie di r i f e r i m e n t o p e r le det e r m i n a z i o n i a l t i m e t r i c h e converrà consid e r a r e quella del livello medio generale del
v e n t e n n i o nel quale si eseguisce la livellazione. E s s a risulta riferita al livello medio
del v e n t e n n i o origine m e d i a n t e
l'innalzamento medio generale. N a t u r a l m e n t e se u n caposaldo costiero n o n h a subito s p o s t a m e n t i
verticali in u n v e n t e n n i o o nei successivi
v e n t e n n i , le d u e variazioni di livello (locale
e generale) v e n t e n n a l i e pi uriventennali, sar a n n o uguali.
Con questo m e t o d o la superficie di rifer i m e n t o presa in considerazione per u n a
d a t a livellazione risulta i n d i p e n d e n t e dai
singoli m o v i m e n t i verticali della costa. Questi anzi p o t r a n n o essere messi in e v i d e n z a
con u n a precisione non raggiungibile con
a l t r i mezzi o p r o c e d i m e n t i . L a stessa superficie, o livello di r i f e r i m e n t o , r i m a n e definita
e d e t e r m i n a t a in ogni p o s t o della T e r r a e
in ogni epoca. P e r cui, q u a n d o a d u n ' o r d i n a t a altimetrica, riferita a d u n a di queste superfici, si colleghi l ' i s t a n t e della sua determinazione, la posizione a l t i m e t r i c a del p u n to r i m a n e fissata nello spazio e nel t e m po, ed è i n d i p e n d e n t e dai successivi spos t a m e n t i verticali sia del p u n t o stesso che
del caposaldo.
4. -
MODALITÀ
PER
L'APPLICAZIONE
DEL
PROCEDIMENTO.
L a d e t e r m i n a z i o n e del sistema di riferim e n t o indicato richiede u n a r e t e di mareografi distribuiti u n i f o r m e m e n t e lungo t u t t e
le coste dela T e r r a . U n a r e t e mareografica
a t t i v a esiste già, m a la distribuzione degli
s t r u m e n t i n o n è, dal p u n t o di vista di
q u e s t a ricerca, n è u n i f o r m e n è razionale. I
singoli m a r e o g r a f i sono s t a t i sistemati, d a i
v a r i S t a t i , nei posti di i m m e d i a t a necessità.
Si a d d e n s a n o sulle coste europee m e n t r e
son rari lungo le coste oceaniche dell'Africa,
dell'America meridionale, delle isole a u s t r a liane e lungo le coste artiche. Colmare le
l a c u n e col m e t t e r e m a r e o g r a f i a n c h e nei
p o r t i di q u e s t e zone sarebbe m o l t o semplice
e poco dispendioso. M e n t r e m o l t o utili risulterebbero i d a t i d a essi o t t e n u t i .
S. P O L L I
142
L a d e t e r m i n a z i o n e del livello medio ann u o r i s p e t t o ad u n qualsiasi caposaldo locale, che p o t r e b b e essere a n c h e la p i a s t r i n a
del m a r e o g r a f o , p u ò esser f a t t a con u n o
dei d u e p r o c e d i m e n t i già indicati. TI calcolo
si riduce a d u n a semplice m e d i a a r i t m e t i c a .
Si noti che la p i a s t r i n a del m a r e o g r a f o ,
o il caposaldo di riferimento, p u ò essere u n
p u n t o q u a l u n q u e fìsso con la costa e che,
a l m e n o p e r lo scopo considerato in q u e s t a
n o t a , n o n è necessario che sia collegato a d
u n a r e t e di livellazione. E ciò p e r c h è l'applicazione del p r o c e d i m e n t o richiede solam e n t e la conoscenza, per ciascuna stazione
mareografica, della variazione del livello m a rino t r a gli a n n i successivi. Dislivello che
si o t t i e n e quale differenza dei livelli m e d i
c o n t a t i da u n p i a n o locale del t u t t o arbitrario. Nella scelta delle stazioni, che dar a n n o i valori delle variazioni v e n t e n n a l i ,
occorrerà p r e n d e r e in considerazione e d a r e
ugual peso a quelle stazioni che disposte
u n i f o r m e m e n t e lungo t u t t e le coste della
T e r r a , non siano soggette a notevoli b r a disismi o t e r r e m o t i . Così p e r esempio conv e r r à n o n considerare le stazioni della Scandinavia, soggetta a notevole m o v i m e n t o verticale.
I n ogni caso t u t t i i valori dei livelli m e d i
a n n u i (e possibilmente mensili) d o v r a n n o essere p u b b l i c a t i . L a q u a l cosa a v v i e n e già
in m o d o e s e m p l a r e nel « M o n t h l y a n d Animai m e a n heights of sea-level » dell'Association d ' O c é a n o g r a p h i e P h y s i q u e . B a s t e r e b b e che t u t t i i C o m i t a t i nazionali inviassero i d a t i alla Segreteria dell'Associazione
a t t e n e n d o s i agli schemi già p u b b l i c a t i . Il
calcolo della variazione v e n t e n n a l e m e d i a di
t u t t i i m a r i p o t r e b b e esser f a t t o dalla stessa
Associazione, od a n c h e , b a s a n d o s i su d a t i
pubblicati, dai singoli C o m i t a t i nazionali.
Il r i s u l t a t o , a n c h e t e n e n d o conto che la
scelta delle stazioni p o t r e b b e essere diversa,
r i s u l t e r à p r a t i c a m e n t e il medesimo a l m e n o
sino a d u n decimo di millimetro.
RIASSUNTO
Nelle determinazioni
altimetriche
si considera quale superficie di riferimento
il livello medio del mare locale supposto
costante, oppure la superfìcie del geoide
passante
per un punto fisso della crosta
terrestre.
Dato che il livello medio marino varia col
tempo (attualmente
esso aumenta di 1,1 cm
per decennio), il riferimento perde ogni significato se non si precisa l'intervallo di tempo
dal quale è stato dedotto il livello
medio,
l'istante centrale e il moto verticale del livello
medio generale (cioè di tutti i mari).
Anche
il caposaldo terrestre è soggetto a lenti spostamenti verticali, per cui le altezze ad esso rife
ritc variano pure col tempo.
Ciò premesso si fa la proposta di considerare quali superfici
di riferimento,
per le
determinazioni
altimetriche, i livelli medi marini generali dedotti dai successivi
ventenni
di ciascun secolo e di attribuire i corrispondenti livelli medi generali agli anni
centrali
degli intervalli considerati.
Si avrebbero in
tal modo i seguenti fondamentali
vantaggi:
1 ) il livello di riferimento e le quote altimetriche risulterebbero esattamente determinate nello spazio e nel tempo; 2) il collegamento con
tutti gli altri capisaldi e punti della superficie terrestre risulterebbe esattamente
determinato; 3) i livelli medi risultei-ebbero abbinati con le determinazioni
climatiche
che
sono eseguite su tutta la terra negli stessi
intervalli di tempo.
ABSTRACT
In altimetric determinations
we talee as a
surface of reference the mean level of the locai
sea thought as Constant, or the surface of
the geoid passing through a fixed point on
the crust of Earth.
As the mean sea-level
varies in the course of time (at present it
increases at the rate of 1,1 cm each ten years),
the reference becames meaningless if we do not
state: the interval of time out of which we
obtained the mean level, the centrai
instant
and the vertical movement (i. e. its velocity)
of the general mean level (i. e. of ali the seas).
The terrestrial
levelling-mark
too is liable
to slow vertical variation, and for this reason
the altitudes connected with it also vary in
the course of time.
Taking this for granted, we suggest to consider as reference-surfaces,
for
altimetric
determinations,
the general mean
sea-levels
obtained from the successive periods of twenty
years for each century, and to attributo the
IL LIVELLO DEL MARE
QUALE
corresponding
general
mean
levels to the
centrai
years of the intervals
under
study.
In this way ice could achieve the
folloicing
fundamental
advantages:
1) flave the level
of reference
and tlie altimetric
cotes
exactly
determined
in space and time.
2) Have the
connection
tvith ali the other
levelling-marlcs
and points
of the terrestrial
surface
exactly
determined.
3) E ave the mean levels
coupled with the climatic
measurements
which
are made on ali the Earth and in the same
intervals
of
time.
RIFERIMENTO
raneo. « Boll. Soc. A d r .
Voi. X L I I , Trieste, 1946.
(2)
(3)
4
()
POLLI, S., Livelli medi, capisaldi di livellazione
e ampiezza
della marea
nel
porto di Trieste.
Comit. T a l a s s . I t . ,
Mera. 253, Venezia, 1938.
— Il graduale aumento
del livello del
mare a Venezia, Trieste e Pola. « Geofìsica p u r a e a p p l i c a t a », Milano, Voi. I X ,
1946, F . 1-2.
— Il graduale aumento del livello marino
determinato
per 30 porti del
Mediter-
Se.
N a t . »,
)
— Oli attuali movimenti
verticali
delle
coste italiane. « T e c n i c a I t a l i a n a », Trieste, m a g g i o - g i u g n o 1947.
6
)
— Registrazione
dei bradisismi
costieri.
« Geof. p u r a e a p p l i c a t a », Voi. X I I , 3/4,
Milano, 1948.
')
•— Misura dei lenti movimenti
verticali
della superfìcie terrestre. « A n n a l i di Geofisica », Voi. V, n. 3, 433-439, 1952.
8
— Gli attuali movimenti
verticali
delle
coste continentali.
« A n n a l i di Geofisica »,
Vói. V, n. 4, 597-602, R o m a , 1952.
)
)
—-Il graduale aumento del livello del mare lungo le coste italiane. « Geofisica p u r a
e a p p l i c a t a » , Voi. X X V , 123-129, Milano, 1953.
10
)
— L'attuale deformazione della crosta terrestre. « A n n a l i di Geofisica ». Voi. V I ,
n. 4, 555-560, R o m a , 1953.
11
)
— L'attuale aumento del livello del mare
lungo le eoste del Mediterraneo.
« Geofisica e Meteorologia», Voi. I I , n. 1-2,
13-16, G e n o v a , 1954.
12
)
— Variazioni
delle costanti
armoniche
delle maree col livello del mare. « A n n a l i
di Geofisica», Voi. V I I I , n. 2, 201-207,
R o m a , 1955.
)
— I cicli climatici di 5,6 e 8,0 anni e la
loro realtà fisica. « Meteorologia Aeron a u t i c a », n. 2, R o m a , 1955.
BIBLIOGRAFIA
Assoc. Ocean. Pliys., Monthly and animai mean heiglits of sea-level. « U n i o n
Geod. G e o p h . I n t e r n . P u b i . Scient. » n. 5,
L i v e r p o o l , 1940 e n. 10, Oslo, 1950.
143
5
9
(!)
ALTIMETRICO
13