Molte città nel mondo stanno sprofondando perché viene estratta una quantità eccessiva di acqua dalle riserve sotterranee sottostanti. Questo abbassamento del suolo rende le città costiere più vulnerabili all’innalzamento del livello del mare dovuto al riscaldamento globale. Tuttavia, come dimostra un nuovo studio, il processo può invertirsi: quando le riserve idriche sotterranee vengono ripristinate, le città possono risollevarsi. I risultati rivelano inoltre un indizio inaspettato: le linee di faglia svolgono un ruolo chiave nel determinare dove si verificano il recupero più rapido delle acque sotterranee e il sollevamento del suolo.
Il problema globale della subsidenza delle città
La subsidenza del suolo, ovvero il graduale abbassamento della superficie terrestre, interessa molte delle principali città del mondo. Alcune aree di Giacarta, la capitale dell’Indonesia, stanno sprofondando di oltre 10 centimetri all’anno, spingendo il governo a pianificare il trasferimento della città. La città costiera di Tianjin, in Cina, conta 15 milioni di abitanti ed è anch’essa un punto critico per la subsidenza. Se il fenomeno dovesse proseguire senza sosta, entro il 2120 il 15% della popolazione cittadina si troverebbe sott’acqua. Situazioni analoghe si verificano ovunque, da San Diego alle principali città dell’Iran, laddove l’acqua sotterranea è stata estratta a un ritmo superiore a quello del suo naturale ripristino. In Nuova Zelanda (Aotearoa), studi recenti indicano che circa l’80% della linea costiera urbana sta sprofondando e che le acque sotterranee potrebbero contribuire al fenomeno in alcune aree, tra cui Christchurch e Wellington.
In che modo le acque sotterranee urbane causano la subsidenza
Molte città sono edificate sopra riserve idriche naturali (acquiferi) e sono letteralmente sostenute, in parte, dall’acqua presente nel sottosuolo. Immaginate un gigantesco palloncino pieno d’acqua sotto una città. Il palloncino rappresenta un acquifero saturo d’acqua. Quando l’acqua sotterranea viene estratta, il “palloncino” si sgonfia e il terreno sovrastante si abbassa. Questo aspetto è particolarmente critico nelle zone costiere. Se il suolo sprofonda mentre il livello del mare si alza, i due effetti si sommano: le città costiere subiscono un innalzamento relativo del livello del mare e gli impatti del cambiamento climatico si manifestano più rapidamente.
L’effetto del pompaggio delle acque sotterranee sulla subsidenza del suolo è ben noto, e una migliore gestione delle risorse idriche sotterranee viene spesso indicata come la strategia chiave per rallentare o arrestare l’abbassamento del terreno. Ciò che non è chiaro è come il sottosuolo di una città reagisca al ripristino a lungo termine degli acquiferi. Il terreno si solleva semplicemente in modo uniforme, come un palloncino che si rigonfia? O la risposta è più complessa? Per rispondere a questa domanda, sono necessari due elementi fondamentali: dati a lungo termine sull’accumulo di acqua negli acquiferi sotterranei e misurazioni precise, su scala millimetrica, dell’altitudine della superficie del suolo sovrastante.
Osaka, un laboratorio naturale
Osaka ha offerto lo scenario ideale per questo studio. Tra gli anni ’20 e gli anni ’60, l’intenso pompaggio di acque sotterranee ha causato un abbassamento della falda sotto la città fino a 30 metri, provocando in alcuni punti un cedimento del suolo superiore ai 2 metri. Ciò ha indotto il governo giapponese a introdurre rigide normative sulle acque sotterranee nei primi anni ’60. Nei decenni successivi, i livelli delle acque sotterranee hanno registrato un costante recupero.
Per monitorare i livelli delle acque sotterranee, gli autori dello studio hanno analizzato dati raccolti a partire dal 1985 da 44 pozzi di monitoraggio, alcuni dei quali raggiungono una profondità di 500 metri sotto la superficie. Per misurare le minime variazioni di altitudine del suolo, hanno utilizzato una tecnica nota come interferometria radar ad apertura sintetica (InSAR). Questa metodologia prevede l’acquisizione ripetuta di immagini radar satellitari della superficie terrestre, integrate con misurazioni estremamente precise effettuate tramite sistemi satellitari di navigazione globale (GNSS) presso stazioni a terra.
I risultati sono sorprendenti. Nell’area metropolitana di Osaka, che conta circa 15 milioni di abitanti, il suolo si sta sollevando, e anche rapidamente. La velocità di sollevamento è stata in media di circa 4 millimetri all’anno, raggiungendo punte di 12 millimetri all’anno in alcune zone. Anche i livelli delle acque sotterranee sono aumentati costantemente, con ritmi fino a un metro all’anno. Il sollevamento del terreno è stato più marcato proprio dove i livelli dell’acqua sono risaliti più velocemente.
Tuttavia, la mappa del sollevamento presentava anche una distribuzione molto disomogenea. Un isolato potrebbe sollevarsi rapidamente, mentre a meno di 100 metri di distanza lungo la strada il sollevamento potrebbe essere molto più lento. Questi cambiamenti repentini non sono casuali: formano corridoi stretti ma continui che attraversano la città. I ricercatori si sono presto resi conto di un fatto inaspettato: questi corridoi coincidevano quasi perfettamente con linee di faglia tettonica note.
Le faglie agiscono come dighe
Le faglie sono fratture nella crosta terrestre e vengono solitamente associate ai terremoti; tuttavia, i ricercatori hanno scoperto che in questo contesto svolgono un ruolo diverso. Immaginate una faglia come una tenda appesa verticalmente nel sottosuolo che taglia l’acquifero: invece di trattenere la luce, trattiene l’acqua, bloccandone il flusso laterale e agendo come una diga sotterranea.
Su un lato della faglia di Uemachi, a Osaka, i livelli delle acque sotterranee sono aumentati tre volte più velocemente rispetto all’altro lato. Gli autori dello studio hanno riscontrato lo stesso pattern in corrispondenza di altre faglie cittadine. L’acqua si accumula sul lato “a monte” della faglia, dove il deflusso è ostacolato; ciò accelera sia il ripristino della falda acquifera sia il sollevamento del suolo in quel punto, mentre il lato “a valle” rimane più indietro.
La ricerca evidenzia un’opportunità potenzialmente significativa per le città costiere che devono adattarsi all’innalzamento del livello del mare. Laddove l’esaurimento delle acque sotterranee ha contribuito alla subsidenza del suolo, ridurre i prelievi e consentire la ricarica delle falde potrebbe rallentare – e in alcuni casi persino invertire – il fenomeno di abbassamento del terreno. Di fronte al continuo innalzamento dei mari, impedire che il suolo sotto le città costiere sprofondi potrebbe rivelarsi un aspetto sempre più cruciale dell’adattamento a un mondo che si riscalda.