L’area marina del Mediterraneo Nord-Occidentale compresa tra Toscana, Liguria, Corsica e PACA, ha specifiche caratteristiche meteorologiche (es. rischio alluvioni), oceanografiche (es. corrente marina del nord-mediterraneo) e ambientali (Santuario Pelagos per la protezione dei cetacei).
Il miglioramento degli strumenti di monitoraggio e previsione del mare a scala transfrontaliera passa attraverso la cooperazione tra partner delle regioni limitrofe nel progettare, implementare e mantenere nel tempo reti di osservazione, e scambiandosi reciprocamente le conoscenze acquisite nei rispettivi ambiti, coinvolgendo trasversalmente gli interessi dei territori che si affacciano sull’area.
Se parliamo di inquinamento non naturale, e quindi di origine umana (o antropica), l’inquinamento presente nell’ambiente marino viene emesso principalmente dalle attività industriali (comprese quelle legate al settore marittimo), ma non solo portuali.
Le industrie dell’entroterra possono purtroppo scaricare molti inquinanti nei fiumi che finiscono in mare. Le attività portuali devono naturalmente essere monitorate anche perché la loro vicinanza all’ambiente marino aperto fa sì che l’inquinamento che generano abbia un impatto molto rapido sul mare. Quindi, combinare lo sviluppo economico dei porti e la protezione delle aree marine adiacenti è una sfida molto importante.
Nell’area marina transfrontaliera i porti più importanti si trovano in prossimità di AMP.
In Toscana, ad esempio, il porto di Livorno si trova a poche miglia dall’AMP della Meloria ed è quindi importante stimare l’impronta ambientale del porto sull’AMP, sia allo stato attuale, sia in relazione ai futuri progetti di sviluppo e ampliamento.
Nel progetto abbiamo studiato la dinamica delle correnti marine e dei potenziali contaminanti, tra porti e AMP, individuando specificità per le varie aree. È proprio la dinamica prevalente delle correnti marine che tendono a trasportare lungo la costa, e non verso l’AMP, gli inquinanti di origine portuale, il fattore naturale che preserva la AMP della Meloria.
L’area di cooperazione si distingue per l’elevata concentrazione di porti – tra cui alcuni prevedono importanti opere di allargamento – situati in prossimità di aree marine protette.
Nell’ambito del progetto IMPACT si intende coniugare la conservazione delle riserve marine delle Secche della Meloria, Cinque Terre, Port-Cros e Porquerolles e del Parco Marino Cap Corso e degli Agriati e lo sviluppo delle attività portuali nelle quattro aree di studio di Livorno, La Spezia, Tolone e Bastia.
Tra gli eventi che possono mettere a rischio le aree marine protette (AMP) figurano non solo gli sversamenti di sostanze inquinanti dovuti da incidenti marittimi, ma anche le contaminazioni causate dagli interventi per la manutenzione o l’ingrandimento delle aree portuali adiacenti: da qui l’esigenza di individuare soluzioni e mezzi per la loro migliore tutela, senza impedire il necessario svolgimento delle attività portuali.
Le AMP sono ambienti marini e costieri che presentano rilevante interesse per le loro caratteristiche naturali, geomorfologiche, fisiche e biochimiche, solo per citarne alcune. Appare evidente quindi che la loro istituzione e salvaguardia sono fondamentali per tutti i settori e attività conseguentemente tutelati: non solo la conservazione di ambienti marini di pregio, ma anche il loro recupero in caso di sovrasfruttamento, la gestione e la salvaguardia dei valori antropologici e storici ad esse connessi, la difesa delle attività produttive interessate come la pesca e il turismo, nonché la promozione di attività di educazione, formazione e ricerca scientifica.
Ai fini dell’istituzione di un’AMP viene individuato un tratto di mare, definito “area marina di reperimento” e in seguito all’iter istruttorio, si arriva alla sua delimitazione, definizione degli obiettivi e alla disciplina di tutela a cui è finalizzata la protezione. Talvolta alcuni degli attori che operano in tali aree non accolgono le restrizioni con favore poiché temono potenziali perdite economiche (come nel caso di pescatori o di operatori turistici). Il corretto dimensionamento di un’AMP è fondamentale quindi non solo per la più efficace definizione e tutela delle aree regolamentate, ma anche per ridurre il più possibile le tensioni sociali, supportando ogni decisione con evidenze scientifiche che ne motivino le scelte.
Le correnti marine, presenti in tutti i mari e oceani, possono essere paragonate a fiumi che si muovono con velocità costanti e spostano grandi masse d’acqua per notevoli distanze.
Possono svilupparsi in superficie o in profondità e sono in grado di trasportare in zone diverse ciò che contengono in sospensione: fito e zooplancton, comprese uova e larve di organismi marini, ma anche sostanze inquinanti nel caso di sversamenti di qualsiasi origine (es. incidenti marittimi, attività portuali, attività industriali).
Lo studio delle correnti quindi è fondamentale sia per capire come possono influire sulla distribuzione di alcuni organismi, sia per essere in grado di fare previsioni e mitigare eventuali danni, nel caso di trasporto di inquinanti.
La maggior parte delle specie marine si riproduce emettendo piccole uova o larve nell’acqua (da poche decine di micron a pochi millimetri), quindi facilmente trasportabili dalle correnti marine.
Questa fase dispersiva può avere due effetti antagonisti sul mantenimento della popolazione: da un lato diminuire il mantenimento locale della popolazione a causa di tassi di ritenzione (la percentuale di individui che rimane nell’ambiente di origine) talvolta troppo bassi per garantire il rinnovo di una popolazione; dall’altro lato aumentare la distribuzione regionale delle popolazioni attraverso la distribuzione delle specie su più siti, aumentando così la resilienza (capacità di un sistema/specie di adattarsi a cambiamenti) ai disturbi locali.
Questa diffusione si verifica però solo se le larve incontrano un luogo favorevole al loro sviluppo.
Le AMP sono istituite con l’obiettivo di tutelare gli ecosistemi e organismi che le popolano. Questi organismi si propagano grazie al rilascio periodico di larve, trasportate dalle correnti fino alle cosiddette aree di reclutamento, cioè nuovi substrati da colonizzare; in alcuni casi possono ricadere vicino alle colonie “madri”, in altre essere trasportate lontane da esse.
Il corretto dimensionamento di un’AMP è importante perché, l’inclusione di aree di reclutamento all’interno di essa, quando possibile, diventa fondamentale per l’efficacia delle azioni di tutela.
La connettività è la capacità che sistemi diversi hanno di collegarsi e comunicare fra loro al fine di scambiarsi informazioni. La connettività marina è un processo cruciale che determina la persistenza, la resilienza e la produttività degli ecosistemi marini, incluse le specie marine sfruttate. In generale, la connettività rappresenta un elemento primario delle dinamiche della popolazione marina su scala sia locale sia globale. Gli studi di connettività si concentrano comunemente su habitat, fauna e flora e perfino oggetti mobili (es. plastica) a varie scale spaziali e temporali.
Comprendere e quantificare la connettività tra diversi habitat oppure popolazioni spazialmente distanti è fondamentale per contribuire alla gestione sostenibile degli ecosistemi e fornire dati su cui basare il processo decisionale. Questa conoscenza è
indispensabile per poter allocare i giusti sforzi di conservazione verso le aree che fungono da nodi principali all’interno di una rete di aree marine protette [definizione tratta da tesi di Laurea di Michela Ballardini, Università di Bologna].
La perdita di habitat per una specie si verifica quando un’area geografica subisce un cambiamento, per esempio un substrato ricco di anfratti diventa liscio nel caso di espansione di aree portuali. Questa perdita di habitat limita la distribuzione spaziale delle popolazioni di una specie, a volte fino all’estinzione.
Il trasporto di uova e larve da parte delle correnti marine durante la riproduzione favorisce il mantenimento di una rete tra le popolazioni marine: il rinnovo delle generazioni è legato ad anelli di scambio tra le popolazioni, noto come connettività marina.
La scomparsa di un habitat che fa parte della rete di connessione, può portare pertanto al blocco della connessione e rinnovamento delle generazioni.
Le correnti oceaniche possono essere misurate con una varietà di strumenti, ma quando si tratta di sapere quali saranno le correnti in futuro, solo i modelli matematici che simulano le correnti possono rispondere al quesito. In questo caso, le correnti oceaniche saranno modellate da codici computazionali che risolvono equazioni derivate dalla meccanica dei fluidi, e adattate al dominio oceanico di interesse.
Per IMPACT vengono utilizzati diversi modelli: NEMO, ROMS, e il MITgcm.
I radar ad alta frequenza (HF – High Frequency) sono strumenti di telerilevamento avanzati che permettono di acquisire e rendere disponibili informazioni sullo stato del mare, in particolare sulle correnti marine superficiali e sul moto ondoso, su un’ampia area marina.
Installati lungo la costa delle regioni di cooperazione in zone strategiche, forniscono complessivamente ogni ora una “fotografia” della velocità della corrente superficiale su una porzione significativa dell’area marina transfrontaliera, con una risoluzione molto alta, pari a un valore misurato ogni 2 – 3 km.
Nell’ambito del progetto IMPACT, in sinergia con altri strumenti quali boe derivanti (drifter) e modelli di circolazione, i radar HF contribuiscono a migliorare la conoscenza della dinamica delle masse d’acqua e dei fenomeni di trasporto, e quindi a ridurre l’incertezza nelle previsioni dello stato del mare. Il miglioramento delle previsioni consente una più efficiente gestione delle azioni di protezione ambientale marina, quali gli interventi di contrasto alla diffusione di inquinanti in caso di sversamenti.
Il termine drifter deriva dal verbo inglese “to drift” che significa “andare alla deriva”. Si tratta infatti di boe studiate per essere trasportate dalle correnti una volta rilasciate in mare. Sono note anche come boe Lagrangiane perché sono solidali nel loro moto con l’elemento acquoso studiato.
Possono operare sia in superficie sia in profondità. Sono costituiti prevalentemente da una parte sommersa, detta “drogue”, mentre la parte che emerge in superficie è costituita da una piccola antenna. La parte immersa funziona come un’ancora galleggiante, più o meno zavorrata in funzione della profondità alla quale si vuole intercettare la corrente. La parte emersa trasmette la posizione della boa attraverso la rete satellitare e permette quindi di tracciarne la traiettoria nel tempo.
Dalla traiettoria si deducono immediatamente informazioni puntuali molto precise sulle correnti che hanno trascinato la boa. L’invio della posizione avviene a intervalli di tempo definiti in funzione della scala dei fenomeni da osservare.
I modelli numerici di circolazione completano le informazioni ricavate da strumenti di misura quali i radar HF e i drifter dal punto di vista dell’estensione sia spaziale sia temporale. In primo luogo forniscono informazioni lungo la colonna d’acqua, cioè anche al di sotto della superficie marina, dove la rete osservativa costituita da radar HF e drifter non può effettuare misure. I modelli possono fornire un contributo complementare anche in superficie, in zone di interesse non raggiunte in modo temporaneo o permanente dalla rete osservativa disponibile.
Il campionamento del sedimento viene effettuato lungo un transetto la cui direzione corrisponde a quella della corrente dominante. La matrice viene prelevata mediante box corer, uno strumento costituito da una scatola metallica zavorrata a base rettangolare, nel quale il recupero del sedimento è assicurato da una chiusura basale. Gli organismi vengono prelevati mediante l’ausilio di un operatore subacqueo a differenti distanze dalle aree portuali.
I sedimenti sono altamente rappresentativi dello stato di contaminazione dell’ambiente marino. Lo studio di questa matrice e delle sue caratteristiche chimiche e fisiche riveste una notevole importanza nell’ambito delle attività di monitoraggio poiché rappresenta una sorta di “memoria storica” e, quindi, permette di trarre indicazioni non solo su eventi d’inquinamento recenti, ma anche su quelli pregressi.
Inoltre, svolge un’importante azione di veicolo e di trasporto diretto di alcuni inquinanti e può comportarsi da serbatoio transitorio e/o definitivo degli stessi, dal quale le sostanze inquinanti possono essere rilasciate e disperse nuovamente nell’ambiente.
Prima di tutto, le misure di analisi chimiche vengono effettuate in diversi punti dell’area di studio, ripetendo nel tempo queste misure per scoprire l’evoluzione temporale dei tassi di inquinamento.
La seconda parte dell’approccio utilizzato in IMPACT è la modellazione lagrangiana. Questa modellazione permette di simulare il trasporto di inquinanti su un’area definita, in qualsiasi punto dello spazio rappresentato dal modello e con la possibilità di fare evolvere la diffusione degli inquinanti nel futuro. Le misurazioni sul campo vengono dunque utilizzate negli esperimenti numerici come condizioni iniziali di concentrazione.
Sostanzialmente è necessario valutare il potenziale flusso di contaminanti da aree a forte pressione antropica come i porti industriali verso aree sottoposte a regime di protezione quali le AMP (nel caso specifico Porto di Livorno ed AMP Secche della Meloria).
Tale valutazione viene fatta sulla matrice maggiormente conservativa quali i sedimenti.
Il livello di contaminazione ambientale influenza anche la composizione microbica dei sedimenti; per questo motivo definire i pattern microbici è un valido supporto al tracciamento dei flussi.
Il motivo principale è definire una linea di base che possa rappresentare un riferimento utile per le future strategie di sviluppo portuale, in modo particolare in quei porti industriali (es. Livorno) prospicienti a zone di interesse naturalistico sottoposte a regime di protezione (es. AMP Secche della Meloria).
Attualmente i livelli di contaminazione ed i relativi effetti sugli organismi sentinella sono il risultato delle attività industriali e del traffico portuale, unitamente all’idrodinamismo dell’area. Qualunque attività di sviluppo portuale (es. aumento delle attività, costruzione di nuovi manufatti) dovrà tenere conto che modificazioni dell’idrodinamismo dell’area oggetto di studio potrebbero avere conseguenze dirette sulla modificazione dei flussi.
I dati forniti da questo progetto potranno essere un valido supporto ai processi decisionali.
Questa specie intertidale, ubiquitaria nel Mediterraneo, è resistente alle sostanze xenobiotiche, vive sia sulle coste rocciose naturali sia sui frangiflutti e le banchine artificiali, trovandosi comunemente anche nei porti, ed è di facile campionamento. La dispersione delle larve pelagiche può essere un indicatore dei flussi tra porti e AMP. Valutare gli effetti della contaminazione ambientale attraverso la misurazione dei principali parametri ecologici e del bioaccumulo, l’analisi di biomarkers e dei livelli di espressione genica permette di esprimere un giudizio sullo stato di salute delle popolazioni residenti nelle differenti aree di studio.
L’impiego dei molluschi bivalvi nel monitoraggio della contaminazione chimica degli ambienti marini è utilizzato da decenni, sia negli Stati Uniti che in numerosi Paesi europei, in programmi internazionali di Mussel Watch.
Affinché una specie possa essere utilizzata come bioindicatore, deve possedere alcune indispensabili caratteristiche come l’assenza di meccanismi di regolazione delle concentrazioni tissutali di contaminanti (l’organismo concentra queste sostanze nei propri tessuti in maniera proporzionale al loro livello ambientale), la sessilità, le abitudini alimentari, la facilità di raccolta, l’ampia diffusione geografica ed infine la conoscenza del ciclo biologico.
L’aspetto più innovativo del progetto IMPACT è il suo approccio transfrontaliero, basato su un piano di modellistica e monitoraggio che capitalizza e amplia la rete esistente di infrastrutture transfrontaliere costruita nei progetti del precedente programma di cooperazione.
La piattaforma web-GIS di IMPACT fornirà inoltre nuovi dati utili alla gestione delle AMP da parte degli enti preposti e delle istituzioni titolari della pianificazione degli spazi marittimi.
L’approccio transfrontaliero è centrale sia per la comunanza dei problemi relativi a zone chiave e vulnerabili, sia per garantire l’efficacia degli interventi, basandoli su una rete infrastrutturale e su pratiche condivise.
Un GIS (Geographical Information System) è composto da una serie di strumenti software per acquisire, memorizzare, estrarre, aggregare e visualizzare dati georeferenziati, cioè associati a precise posizioni geografiche.
I GIS integrano le caratteristiche dei data base, che permettono di effettuare ricerche, memorizzare dati, redigere grafici, con quelle di una mappa interattiva, che fornisce dati territoriali e rappresentazioni geografiche anche su livelli multipli. Tali rappresentazioni facilitano non solo la pianificazione di interventi ordinari ma anche l’individuazione di nuove azioni che si rendano necessarie sul territorio.
Un WebGIS è un GIS remoto raggiungibile e consultabile su internet attraverso un browser, è quindi l’estensione al web degli applicativi nati e sviluppati per gestire la cartografia numerica. Un webGIS si distingue da un GIS anche per le maggiori funzionalità di comunicazione e di condivisione delle informazioni con altri utenti.
Lo scopo del webGIS di IMPACT, unitamente alle linee guida per il suo utilizzo, è di fornire un utile strumento, basato su informazioni oggettive e analisi scientifiche, a supporto della gestione ottimale delle aree portuali e delle AMP presenti nelle aree di studio.
Grazie all’impegno di tutto il partenariato è stata raccolta e analizzata una significativa mole di dati nelle quattro aree di studio: informazioni legate alla distribuzione delle correnti, raccolta di nuovi dati e di serie storiche di dati sulla presenza e la distribuzione di contaminanti nella colonna d’acqua e nei sedimenti, informazioni sulla genetica, struttura di popolazione e distribuzione di organismi di rilevanza ecologica e sulla loro dispersione o ritenzione all’interno delle AMP interessate.
Il webGIS rappresenta il mezzo ottimale per l’organizzazione e la consultazione intelligente di tutte queste informazioni al servizio dei decisori politici dell’area marina transfrontaliera.
La Corsica è la regione mediterranea della zona “Interreg-Marittimo” meno colpita dall’inquinamento chimico, grazie alla sua piccola popolazione e dell’assenza di industrie pesanti.
Tuttavia, l’inquinamento delle aree portuali e i rischi associati al traffico marittimo nel Canale di Corsica rappresentano un rischio importante e crescente che deve essere meglio identificato per poterlo gestire al meglio a lungo termine. Conoscere con precisione l’origine dell’inquinamento portuale e le modalità con cui si diffonde in mare permette di prevedere quali aree saranno più a rischio per l’ambiente. Queste tre componenti costituiscono il contributo dell’IFREMER al progetto IMPACT.
I porti commerciali della Corsica, Bastia, Ajaccio e, in misura minore, Propriano e Porto Vecchio sono i porti più importanti in termini di traffico marittimo e quindi quelli a maggior rischio di inquinamento, sia cronico sia accidentale.
Nell’area del Progetto IMPACT e nel Parco Naturale del Cap Corse, i grandi porti turistici come Saint-Florent sono anche possibili fonti di inquinamento, anche se la loro importanza è inferiore a quella dei porti merci.
Gli studi di dispersione effettuati con valutazioni idrodinamiche mostrano che le correnti sono dirette principalmente verso nord, portando l’inquinamento nell’area transfrontaliera dell’isola di Capraia in Italia e in misura minore verso la costa del Parco Naturale.
Questi calcoli sono stati poi confermati rilasciando drifter (boe derivanti) sulla superficie dell’acqua. Essi evidenziano anche l’esistenza di un collegamento delle correnti marine tra l’est e l’ovest del Cap Corse, da Bastia a Saint-Florent, e viceversa a seconda delle condizioni del vento. Il trasporto a lungo termine può estendersi anche fino alle coste liguri e provenzali lungo il versante sottomarino.
