Il contributo del rimbalzo post-glaciale sui tassi attuali di ... - Ogs

MIUR - PRIN2006:“Il ruolo del riaggiustamento glacio-isostatico nelle variazioni di livellomarino globali ed in Mediterraneo: nuovi vincoli geofisici, geologici edarcheologici ”• Istituto di Fisica dell’Università di Urbino “Carlo Bo”,• Dipartimento di Fisica dell’Università di Bologna,• Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV),• Ente per le Nuove Tecnologie, l’Energia e l’Ambiente (ENEA),• Dipartimento di Scienze Geologiche dell’Università di Roma 3,• Laboratoire de Glaciologie et Geophysique de l’Environment,Universite Joseph Fourier, Grenoble, France.

I. Teoria della “Sea Level Equation” (SLE)II.III.SELEN: un programma per la soluzione della SLEIl riaggiustamento glacio-idro-isostatico inMediterraneo e lungo le coste dell’Italia:a) Calcolo dei tassi attuali di variazione di livello marino infunzione del profilo di viscosità del mantello terrestre,b) Valori massimi e minimi del segnale glacio-idro-isostatico suitassi attuali misurati dai mareografi costieri,c) Confronto tra le velocità verticali della superficie solidaterrestre previste dal modello ed osservate dai GPS.

Variazione di livello marinodove:• = variazione dell’altezza del geoide,• = spostamento verticale della superficie solida terrestre.La variazione di livello marino è definita sull’intera superficie terrestrepoiché sia N che U hanno un preciso significato anche sui continenti!

Sea Level Equation (Farrell & Clark, 1976)Approssimazioni:1. La Terra è sferica, stratificata ed incomprimibile e ciascuno strato ècaratterizzato da una reologia lineare viscoelastica,2. La funzione oceano è costante (linee di costa fisse),3. Gli effetti della rotazione terrestre sono trascurati.variazione di livello marinoVariazione eustatica(Suess, 1906)(i)Terra rigida (indeformabile),(ii) Assenza di variazioni di potenzialegravitazionale.

SELEN: a Fortran 90 program for solving the SLE (Spada & Stocchi, 2007)http://www.fis.uniurb.it/spada/selenLa SLE è risolta tramite il metodo pseudo-spettralewet pixelsdry pixels(Peltier, 2004)discretizzazione di tutte le variabili coinvolteLa discretizzazione spaziale si avvale dell’espansionein armoniche sferiche per mezzo della pixelizzazioneicosaedricaquadratura della sfera ottimale!edovemin. lunghezza d’ondaGhiaccio e parametri reologici terrestriLayerRangekmDensitykg m -3RigidityGPaViscosityx 10 21 Pa sLithosphere6281−637190 km4120 73 ∞Upper mantle 5951−6281 4120 95 0.5Transition zone 5701−5951 4220 110 0.5Lower mantle 3480−5701 4508 200 5Core 0−3480 10925 0 0

Tassi attuali previsti ed osservatiin Mediterraneohttp://www.pol.ac.uk/psmslPSMSL- +

Maregorafi italiani (PSMSL)http://www.pol.ac.uk/psmsl

Analisi dello spazio deiparametri reologicimm/yrCalcolo del tasso attuale di variazione di livello marinodovuto al riaggiustamento gliaco-idro-isostatico infunzione del profilo di viscosità del mantello terrestre.Modello di ghiaccio: ICE5G (Peltier, 2004)LT = 90 kmParametri liberi:LT : 60 - 120 km

VSPsLT = 90 kmOL D:VM2:HVC:(1897 - 1934)(1905 - 2006)OLD - VM2Max. HVCValori massimi e minimi delcontributo GIA ai tassi attuali infunzione di cronologie glaciali emodelli reologici terrestri plausibili

ICE5G,LT = 90 km,VSP = HVC(Serpelloni, Casula, Galvani, Anzideiand Baldi, Ann. of Geophys., 2006)(PSMSL)VM2HVCGENODUBRCAGL

Filtraggio dei dati GPSVelocità verticali riferite al blocco stabile Sardo-CorsoVelocità verticali private della componente glacio-idroisostatica(ICE5G, LT = 90 km, HVC)Riadattata da Fig 6b in Serpelloni, Casula, Galvani,Anzidei and Baldi, Ann. of Geophys., 2006.Work in progress !

Conclusioni1. Il metodo pseudo-spettrale adottato per la risoluzione della SLE consente, per mezzo dellatecnica di pixelizzazione, indagini ad elevata risoluzione necessarie per lo studio di bacini ristrettiquali il Mediterraneo.2. L’effetto principale dello scioglimento dei ghiacci pleistocenici in Mediterraneo consiste in unasubsidenza generalizzata che raggiunge valori massimi in Tirreno Centrale ed in corrispondenzadello Ionio. La penisola italiana risulta dunque significativamente influenzata da questo fenomeno.3. Il contrasto di viscosità tra il mantello superiore e quello inferiore è un fattore determinante deldisegnare il pattern della deformazione glacio-idro-isostatica. A parità di cronologia glaciale espessore litosferico, un aumento di un ordine grandezza del contrasto di viscosità tra mantellosuperiore ed inferiore comporta un aumento di circa 0.3 - 0.4 mm/a sui tassi previsti di variazione dilivello marino.4. In prossimità dei mareografi di Genova e Trieste (tasso medio secolare: 1.2 mm/a) il contributo delriaggiustamento glacio-idro-isostatico è dell’ordine di 0.4 - 0.5 mm/a. L’eliminazione del contributopost-glaciale fornisce un tasso medio secolare di 0.7 - 0.8 mm/a.5. Le velocità verticali derivate dalle serie temporali misurate dai ricevitori GPS registrano unasubsidenza generalizzata provocata dal rimbalzo post-glaciale. Occorre dunque una correttamodellazione del fenomeno qualora si vogliano indagare i numerosi processi geologici checontribuiscono alla complessità del contesto geodinamico e tettonico dell’Italia e del Mediterraneoin generale. Tuttavia, considerate le ampiezze delle incertezze sulle misure anche in zone stabili,risulta necessario vincolare il modello glacio-idro-isostatico sulla base dei dati RSL geomorfologicied archeologici, mareografici e geodetici nel loro insieme.