UNITesi

The cryosphere represents a strategic water resource, constituting, together with the polar ice caps, 70% of the planet's fresh water. However, the presence of pollutants in the atmosphere causes accumulation processes in the cryosphere and, in particular, in snow on the ground, in the solid phase, deteriorating the quality of this resource. The present work deals with the study of the chemical and physical characteristics of the snowpack in an Alpine tundra environment. The analysis involved three sites within the Monterosa Ski area, one of which is at the LTER Istituto Scientifico Angelo Mosso site. Over the 2022-2023 season, four snow profiles were carried out, supplemented by three manual profiles provided by the staff of the Comando Truppe Alpine – Servizio Meteomont, and 12 samplings, for a total of 51 samples collected and subsequently analysed at the DISAFA laboratories. With regard to the physical properties of the snowpack, each profile was compared with the corresponding simulated profile, for the same date, using SNOWPACK©, a forecast model of the snowpack evolution owned by the SLF (Davos-CH), made available through a collaboration with Meteomont. Particular attention was paid to the following parameters: snowpack height, density, snow water equivalent (SWE), number of layers, crystal shape and penetration resistance. This comparison was used to assess the reliability of SNOWPACK© during the season under review. The malfunctioning of the snow-meteorological station at the Mosso Institute negatively affected the performance of the model, which worked by interpolating input data from the nearest functioning stations. The discrepancies between measured and simulated stratigraphies, and an evident underestimation in terms of height, mean density and SWE of the snowpack, highlighted the influence of the high altitude difference between the stations used to fill the data gap and the study area. With regard to the chemical properties of the snowpack, the analysis of fresh snow surface samples (precipitation of at least 10 cm) showed pH and EC values comparable to those reported in the literature for the Alps. In contrast, for DOC, N-NH4+ and N-NO3-, the concentrations were significantly higher and comparable to those in areas close to anthropised areas, which are responsible for the emission of air pollutants. The particularly high DOC values in some samples could be due to a number of factors, such as saharan dust deposition, the influence of the Po Valley and the transport of particulate matter produced by fires. On 14/04/2023, the snowpack along the profile was sampled, allowing comparison with the existing historical series for the area. From the concentrations of N-NH4+, N-NO3- and DOC, the stocks (in kg ha-1) for these elements were calculated. Their evaluation revealed that the quantities were among the lowest in the historical series, as a consequence of the reduced snow supply during the 2022-2023 season. This work highlighted the importance and need for greater knowledge of the chemical and physical characteristics of the snowpack, especially in high-altitude environments, where logistical and environmental difficulties may affect monitoring operations.

La criosfera rappresenta una risorsa idrica strategica costituendo, insieme alle calotte polari, il 70% delle acque dolci del pianeta. Tuttavia, la presenza di inquinanti nell’atmosfera determina nella criosfera e, in particolare, nella neve al suolo, processi di accumulo nella fase solida, deteriorando la qualità di tale risorsa. Il presente lavoro si è occupato dello studio delle caratteristiche chimiche e fisiche del manto nevoso in ambiente di tundra alpina. L’analisi ha interessato tre siti all’interno del comprensorio sciistico del Monterosa Ski, uno dei quali presso il sito LTER Istituto Scientifico Angelo Mosso. Nell’arco della stagione 2022-2023 sono stati eseguiti quattro profili nivologici, integrati con tre profili manuali forniti dal personale del Comando Truppe Alpine – Servizio Meteomont, e 12 campionamenti, per un totale di 51 campioni raccolti e successivamente analizzati presso i laboratori del DISAFA. Riguardo alle proprietà fisiche del manto nevoso, ciascun profilo è stato confrontato con il relativo profilo simulato, per la stessa data, servendosi di SNOWPACK©, modello previsionale dell’evoluzione del manto nevoso di proprietà dell’SLF (Davos-CH), reso disponibile da una collaborazione con il Meteomont. Particolare attenzione è stata dedicata ai seguenti parametri: altezza del manto nevoso, densità, snow water equivalent (SWE), numero di strati, forma dei cristalli e resistenza alla penetrazione. Da tale confronto è stata valutata l’affidabilità di SNOWPACK© durante la stagione presa in esame. Il mancato funzionamento della stazione nivometeorologica presente presso l’Istituto Mosso ha influenzato negativamente le prestazioni del modello, che ha lavorato interpolando dati di input provenienti dalle stazioni funzionanti più vicine. Le discrepanze tra stratigrafie rilevate e simulate, e una evidente sottostima in termini di altezza, di densità media e di SWE del manto nevoso, hanno evidenziato l’influenza dell’elevata differenza di quota tra le stazioni usate per colmare la mancanza dei dati e l’area di studio. Per quanto concerne le proprietà chimiche del manto nevoso, l’analisi dei campioni superficiali di neve fresca (precipitazioni di almeno 10 cm), ha evidenziato dei valori di pH e CE paragonabili a quelli riportati in letteratura per le Alpi. Diversamente, per il DOC, l’N-NH4+ e l’N-NO3-, le concentrazioni sono risultate sensibilmente più elevate e paragonabili a quelle di zone prossime ad aree antropizzate, responsabili dell’emissione di inquinanti atmosferici. I valori particolarmente elevati di DOC in alcuni campioni potrebbero essere dovuti ad alcuni fattori, quali: deposizione di polveri sahariane, influenza della Pianura Padana e trasporto di particolato prodotto da incendi. In data 14/04/2023 è stato campionato il manto nevoso lungo il profilo, consentendo il confronto con la serie storica esistente per l’area. A partire dalle concentrazioni di N-NH4+, N-NO3- e DOC, sono stati calcolati gli stock (in kg ha-1) per tali elementi. La loro valutazione ha rivelato che i quantitativi si collocano tra i più bassi della serie storica, in conseguenza al ridotto apporto di neve che ha caratterizzato la stagione 2022-2023. Il presente lavoro ha evidenziato l’importanza e la necessità di una maggiore conoscenza delle caratteristiche chimiche e fisiche del manto nevoso, soprattutto negli ambienti di alta quota, dove le difficoltà logistiche ed ambientali possono condizionare le operazioni di monitoraggio.

Caratteristiche chimiche e fisiche della neve in tundra alpina (sito LTER Istituto Mosso)

BLANCHET, RICCARDO
2022/2023

Abstract

La criosfera rappresenta una risorsa idrica strategica costituendo, insieme alle calotte polari, il 70% delle acque dolci del pianeta. Tuttavia, la presenza di inquinanti nell’atmosfera determina nella criosfera e, in particolare, nella neve al suolo, processi di accumulo nella fase solida, deteriorando la qualità di tale risorsa. Il presente lavoro si è occupato dello studio delle caratteristiche chimiche e fisiche del manto nevoso in ambiente di tundra alpina. L’analisi ha interessato tre siti all’interno del comprensorio sciistico del Monterosa Ski, uno dei quali presso il sito LTER Istituto Scientifico Angelo Mosso. Nell’arco della stagione 2022-2023 sono stati eseguiti quattro profili nivologici, integrati con tre profili manuali forniti dal personale del Comando Truppe Alpine – Servizio Meteomont, e 12 campionamenti, per un totale di 51 campioni raccolti e successivamente analizzati presso i laboratori del DISAFA. Riguardo alle proprietà fisiche del manto nevoso, ciascun profilo è stato confrontato con il relativo profilo simulato, per la stessa data, servendosi di SNOWPACK©, modello previsionale dell’evoluzione del manto nevoso di proprietà dell’SLF (Davos-CH), reso disponibile da una collaborazione con il Meteomont. Particolare attenzione è stata dedicata ai seguenti parametri: altezza del manto nevoso, densità, snow water equivalent (SWE), numero di strati, forma dei cristalli e resistenza alla penetrazione. Da tale confronto è stata valutata l’affidabilità di SNOWPACK© durante la stagione presa in esame. Il mancato funzionamento della stazione nivometeorologica presente presso l’Istituto Mosso ha influenzato negativamente le prestazioni del modello, che ha lavorato interpolando dati di input provenienti dalle stazioni funzionanti più vicine. Le discrepanze tra stratigrafie rilevate e simulate, e una evidente sottostima in termini di altezza, di densità media e di SWE del manto nevoso, hanno evidenziato l’influenza dell’elevata differenza di quota tra le stazioni usate per colmare la mancanza dei dati e l’area di studio. Per quanto concerne le proprietà chimiche del manto nevoso, l’analisi dei campioni superficiali di neve fresca (precipitazioni di almeno 10 cm), ha evidenziato dei valori di pH e CE paragonabili a quelli riportati in letteratura per le Alpi. Diversamente, per il DOC, l’N-NH4+ e l’N-NO3-, le concentrazioni sono risultate sensibilmente più elevate e paragonabili a quelle di zone prossime ad aree antropizzate, responsabili dell’emissione di inquinanti atmosferici. I valori particolarmente elevati di DOC in alcuni campioni potrebbero essere dovuti ad alcuni fattori, quali: deposizione di polveri sahariane, influenza della Pianura Padana e trasporto di particolato prodotto da incendi. In data 14/04/2023 è stato campionato il manto nevoso lungo il profilo, consentendo il confronto con la serie storica esistente per l’area. A partire dalle concentrazioni di N-NH4+, N-NO3- e DOC, sono stati calcolati gli stock (in kg ha-1) per tali elementi. La loro valutazione ha rivelato che i quantitativi si collocano tra i più bassi della serie storica, in conseguenza al ridotto apporto di neve che ha caratterizzato la stagione 2022-2023. Il presente lavoro ha evidenziato l’importanza e la necessità di una maggiore conoscenza delle caratteristiche chimiche e fisiche del manto nevoso, soprattutto negli ambienti di alta quota, dove le difficoltà logistiche ed ambientali possono condizionare le operazioni di monitoraggio.
ITA
The cryosphere represents a strategic water resource, constituting, together with the polar ice caps, 70% of the planet's fresh water. However, the presence of pollutants in the atmosphere causes accumulation processes in the cryosphere and, in particular, in snow on the ground, in the solid phase, deteriorating the quality of this resource. The present work deals with the study of the chemical and physical characteristics of the snowpack in an Alpine tundra environment. The analysis involved three sites within the Monterosa Ski area, one of which is at the LTER Istituto Scientifico Angelo Mosso site. Over the 2022-2023 season, four snow profiles were carried out, supplemented by three manual profiles provided by the staff of the Comando Truppe Alpine – Servizio Meteomont, and 12 samplings, for a total of 51 samples collected and subsequently analysed at the DISAFA laboratories. With regard to the physical properties of the snowpack, each profile was compared with the corresponding simulated profile, for the same date, using SNOWPACK©, a forecast model of the snowpack evolution owned by the SLF (Davos-CH), made available through a collaboration with Meteomont. Particular attention was paid to the following parameters: snowpack height, density, snow water equivalent (SWE), number of layers, crystal shape and penetration resistance. This comparison was used to assess the reliability of SNOWPACK© during the season under review. The malfunctioning of the snow-meteorological station at the Mosso Institute negatively affected the performance of the model, which worked by interpolating input data from the nearest functioning stations. The discrepancies between measured and simulated stratigraphies, and an evident underestimation in terms of height, mean density and SWE of the snowpack, highlighted the influence of the high altitude difference between the stations used to fill the data gap and the study area. With regard to the chemical properties of the snowpack, the analysis of fresh snow surface samples (precipitation of at least 10 cm) showed pH and EC values comparable to those reported in the literature for the Alps. In contrast, for DOC, N-NH4+ and N-NO3-, the concentrations were significantly higher and comparable to those in areas close to anthropised areas, which are responsible for the emission of air pollutants. The particularly high DOC values in some samples could be due to a number of factors, such as saharan dust deposition, the influence of the Po Valley and the transport of particulate matter produced by fires. On 14/04/2023, the snowpack along the profile was sampled, allowing comparison with the existing historical series for the area. From the concentrations of N-NH4+, N-NO3- and DOC, the stocks (in kg ha-1) for these elements were calculated. Their evaluation revealed that the quantities were among the lowest in the historical series, as a consequence of the reduced snow supply during the 2022-2023 season. This work highlighted the importance and need for greater knowledge of the chemical and physical characteristics of the snowpack, especially in high-altitude environments, where logistical and environmental difficulties may affect monitoring operations.
FREPPAZ, Michele
IMPORT DA TESIONLINE
Corso di Laurea Magistrale
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