Introduzione Questa ricerca presenta una mappatura regionale aggiornata delle forme e dei paesaggi carsici epigei dell’Abruzzo (Appennino Centrale), integrando il rilevamento geomorfologico tradizionale (approccio classico) con analisi GIS multiscala e procedure semi-automatiche per il rilevamento e la classificazione delle forme del paesaggio (approccio GIS/remote sensing). Lo studio riguarda un’area di circa 4.200 km² e colma la mancanza di indagini sistematiche recenti, offrendo un flusso di lavoro replicabile e un nuovo archivio geospaziale delle forme carsiche epigee. L’approccio proposto combina metodi qualitativi e quantitativi per produrre un dataset completo, utile per studi sull’evoluzione del paesaggio, la gestione delle risorse idrogeologiche e la valutazione dei pericoli naturali. Metodologia e flusso di lavoro L’approccio di mappatura è stato articolato su tre scale per garantire coerenza e dettaglio: (i) piccola scala (1:200.000–1:50.000) per la delimitazione delle Unità Morfocarsiche (KMU) e, in particolare, delle Unità Morfocarsiche Carbonatiche (CKMU), integrando con caratterizzazioni litologiche; (ii) scala intermedia (1:50.000–1:25.000) per la mappatura delle principali aree carsiche all’interno delle CKMU, con particolare attenzione ai raggruppamenti delle singole forme; (iii) grande scala (1:25.000–1:5.000) per la mappatura dettagliata e la classificazione delle singole forme carsiche, prevalentemente di tipo poligonale. I dati di base comprendono immagini satellitari multisorgente, ortofoto multitemporali, cartografie topografiche multiscala e DTM a diversa risoluzione (10 m e 5 m), integrati con dati LiDAR a 1 m di risoluzione quando disponibili. Alla piccola e media scala la mappatura si è basata su una revisione della letteratura e sull’interpretazione visiva da remoto. Alla grande scala, le elaborazioni semi-automatiche basate su DTM e parametri derivati hanno incluso: (i) estrazione delle depressioni chiuse (doline) tramite flussi di lavoro supervisionati basati su algoritmi di fill-sinks; (ii) identificazione delle depressioni aperte mediante sovrapposizione dei raster di parametri derivati da DTM (ad es. Sky-View Factor, Topographic Position Index, Maximal Curvature); (iii) digitalizzazione manuale delle depressioni composite maggiori (piani carsici minori e polje maggiori) e filtraggio supervisionato delle valli carsiche a partire dalla rete di drenaggio regionale alla scala 1:5.000. Tutti i risultati delle elaborazioni semi-automatiche sono stati calibrati tramite verifica da remoto e validazione di campo in quattro aree test rappresentative. Risultati della mappatura e classificazione delle forme carsiche La mappatura regionale ha permesso di identificare 12 CKMU, definite sulla base di limiti tettonici, morfostrutturali e idrogeologici. All’interno di tali unità sono state individuate 347 principali aree carsiche, classificate in sei tipologie sulla base della presenza di forme singole o doppie associazioni di forme: (i) aree a doline; (ii) aree a doline da crollo; (iii) aree a valli carsiche; (iv) piani tettono-carsici; (v) aree a doline e valli carsiche; (vi) aree a doline e piani tettono-carsici. Alla grande scala, le singole forme sono state raggruppate in cinque classi: (1) depressioni chiuse (doline a bordo chiuso, piccole uvala, doline composite); (2) depressioni aperte (doline a bordo aperto, valley sinks); (3) piani carsici minori (grandi uvala, doline composite, piccoli polje); (4) polje maggiori; (5) valli carsiche (valli secche, valli sospese, valli cieche). Le soglie della classificazione basate sull’estensione superficiale sono state fissate a 0,04 km² tra doline e piani carsici minori e a 2 km² tra piani carsici minori e polje maggiori, con pochi outlier derivanti da mappatura tramite controlli manuali. Complessivamente sono state mappate 53.887 forme: 4.371 doline; 30.247 depressioni aperte; 130 piani carsici minori; 14 polje maggiori; 19.125 valli carsiche. Tutti gli elementi sono stati inclusi in una carta regionale (compilata alla scala 1:5.000, rappresentata in scala 1:100.000) e raccolti in un archivio geospaziale con attributi geomorfometrici e spaziali associati. Analisi geomorfometriche e spaziali Le forme mappate sono state utilizzate per analisi geomorfometriche e spaziali. Le analisi geomorfometriche hanno incluso quattro parametri misurati (area, quota minima, profondità e orientazione dell’asse maggiore) e quattro parametri calcolati (diametro, indice di circolarità, indice di elongazione e indice di forma interna). Le analisi spaziali, condotte esclusivamente sulle doline, hanno riguardato densità (densità di doline, kernel density, grid density), rapporto di area (pitting index), classi altimetriche e di pendenza, analisi del vicino più prossimo (distanza e direzione) e diagrammi di Voronoi. Le analisi geomorfometriche evidenziano un’elevata variabilità in dimensioni e forme, con distribuzioni fortemente asimmetriche verso sinistra, principalmente dovute alla scarsa sensibilità nella mappatura verso le forme molto piccole. Le doline mostrano aree comprese tra 104 m² e 0,28 km² (mediana 0,0021 km²), profondità fino a 81 m (mediana 1,07 m), diametri fino a 654 m (mediana 55 m), suggerendo un similitudini diffuse nel grado di evoluzione e controlli locali più limitati per l’ampliamento delle forme. L’indice di circolarità (CI) e quello di elongazione (EL) indicano forme prevalentemente circolari (mediana CI: 1,25; mediana EL: 1,76), mentre le doline complesse presentano elevata irregolarità (CI fino a 6). L’indice di forma interna (SI) indica profili generalmente poco profondi (mediana 0,02), con alcune forme ciotola o a imbuto (SI massimo 0,42). Le orientazioni degli assi maggiori evidenziano come direzioni dominanti NW–SE e WNW–ESE, coerenti con i principali sistemi di faglie regionali, accompagnate da una tendenza NE–SW nelle doline e depressioni aperte e una NNW–SSE in doline, piani carsici minori e polje maggiori. La densità delle doline varia da 0,08 a 2 doline/km², mentre il pitting index varia tra 90 e 720, indicando una forte variabilità nell’intensità della carsificazione tra le CKMU. Le analisi di densità (kernel e grid density) mostrano valori fino a 22 e 26 doline/km², evidenziando i raggruppamenti principali localizzati soprattutto nel settore settentrionale della regione. Le doline si concentrano tra 1.000 e 1.600 m s.l.m., con pendenze inferiori ai 15°, confermando il ruolo delle superfici a bassa pendenza nello sviluppo del carsismo. Le distanze dal vicino più prossimo sono generalmente comprese tra 100 e 300 m, suggerendo l’estensione dell’area di influenza idrologica e mostrando andamenti delle direzioni coerenti con le orientazioni principali delle doline (NW–SE o NE–SW). Conclusioni, implicazioni e replicabilità Questo lavoro ha prodotto una nuova mappatura sistematica, multiscala e basata su strumenti GIS delle forme carsiche epigee nei rilievi carbonatici abruzzesi, colmando una lacuna negli studi degli ultimi decenni. L’integrazione di tecniche classiche e analisi GIS/remote sensing ha dimostrato efficacia per le analisi su larga scala e flussi di lavoro riproducibili. I principali risultati includono: • una nuova carta regionale delle forme carsiche (scala 1:100.000) e un archivio geospaziale con oltre 50.000 elementi; • evidenze quantitative sulla variabilità nelle dimensioni, nelle geometrie e nella distribuzione delle forme carsiche, supportando le interpretazioni sul controllo strutturale e sull’evoluzione poligenetica; • identificazione di pattern spaziali ben definiti: densità di doline >22 doline/km², orientazioni coerenti con i lineamenti tettonici tettonici NW–SE e WNW–ESE, impostazione preferenziale su superfici a bassa pendenza (<15°) e medie altitudini (1000–1600 m s.l.m.); • raggruppamento significativo su altopiani e superfici a diverse quote e distribuzioni più sparse lungo i versanti inclinati, suggerendo una natura poligenetica delle forme, legata a un’evoluzione polifasica del paesaggio. L’approccio classico integrato con l’approccio GIS/remote sensing è applicabile ad altri settori appenninici e fornisce una base di dati nuova per modellazione idrogeologica, valutazioni di pericolosità (es. suscettibilità da sinkhole) e valorizzazione della geodiversità. Le limitazioni principali riguardano la copertura LiDAR incompleta e la mancata integrazione sistematica con dati ipogei. Futuri sviluppi possono includere mappature basate su LiDAR ad alta risoluzione, tecniche di machine learning per la mappatura automatizzata e integrazione con dataset speleologici e idrogeologici. La nuova carta e l’archivio geospaziale costituiscono strumenti essenziali per la gestione delle risorse idriche sotterranee, la pianificazione territoriale e la conservazione ambientale.
ANALISI GEOMORFOLOGICA E MAPPATURA MULTISCALA DELLE FORME CARSICHE EPIGEE SU DORSALI CARBONATICHE IN APPENNINO CENTRALE (ABRUZZO, ITALIA) / Morelli, F.. - (2026 Mar 06).
ANALISI GEOMORFOLOGICA E MAPPATURA MULTISCALA DELLE FORME CARSICHE EPIGEE SU DORSALI CARBONATICHE IN APPENNINO CENTRALE (ABRUZZO, ITALIA)
Morelli F.
2026-03-06
Abstract
Introduzione Questa ricerca presenta una mappatura regionale aggiornata delle forme e dei paesaggi carsici epigei dell’Abruzzo (Appennino Centrale), integrando il rilevamento geomorfologico tradizionale (approccio classico) con analisi GIS multiscala e procedure semi-automatiche per il rilevamento e la classificazione delle forme del paesaggio (approccio GIS/remote sensing). Lo studio riguarda un’area di circa 4.200 km² e colma la mancanza di indagini sistematiche recenti, offrendo un flusso di lavoro replicabile e un nuovo archivio geospaziale delle forme carsiche epigee. L’approccio proposto combina metodi qualitativi e quantitativi per produrre un dataset completo, utile per studi sull’evoluzione del paesaggio, la gestione delle risorse idrogeologiche e la valutazione dei pericoli naturali. Metodologia e flusso di lavoro L’approccio di mappatura è stato articolato su tre scale per garantire coerenza e dettaglio: (i) piccola scala (1:200.000–1:50.000) per la delimitazione delle Unità Morfocarsiche (KMU) e, in particolare, delle Unità Morfocarsiche Carbonatiche (CKMU), integrando con caratterizzazioni litologiche; (ii) scala intermedia (1:50.000–1:25.000) per la mappatura delle principali aree carsiche all’interno delle CKMU, con particolare attenzione ai raggruppamenti delle singole forme; (iii) grande scala (1:25.000–1:5.000) per la mappatura dettagliata e la classificazione delle singole forme carsiche, prevalentemente di tipo poligonale. I dati di base comprendono immagini satellitari multisorgente, ortofoto multitemporali, cartografie topografiche multiscala e DTM a diversa risoluzione (10 m e 5 m), integrati con dati LiDAR a 1 m di risoluzione quando disponibili. Alla piccola e media scala la mappatura si è basata su una revisione della letteratura e sull’interpretazione visiva da remoto. Alla grande scala, le elaborazioni semi-automatiche basate su DTM e parametri derivati hanno incluso: (i) estrazione delle depressioni chiuse (doline) tramite flussi di lavoro supervisionati basati su algoritmi di fill-sinks; (ii) identificazione delle depressioni aperte mediante sovrapposizione dei raster di parametri derivati da DTM (ad es. Sky-View Factor, Topographic Position Index, Maximal Curvature); (iii) digitalizzazione manuale delle depressioni composite maggiori (piani carsici minori e polje maggiori) e filtraggio supervisionato delle valli carsiche a partire dalla rete di drenaggio regionale alla scala 1:5.000. Tutti i risultati delle elaborazioni semi-automatiche sono stati calibrati tramite verifica da remoto e validazione di campo in quattro aree test rappresentative. Risultati della mappatura e classificazione delle forme carsiche La mappatura regionale ha permesso di identificare 12 CKMU, definite sulla base di limiti tettonici, morfostrutturali e idrogeologici. All’interno di tali unità sono state individuate 347 principali aree carsiche, classificate in sei tipologie sulla base della presenza di forme singole o doppie associazioni di forme: (i) aree a doline; (ii) aree a doline da crollo; (iii) aree a valli carsiche; (iv) piani tettono-carsici; (v) aree a doline e valli carsiche; (vi) aree a doline e piani tettono-carsici. Alla grande scala, le singole forme sono state raggruppate in cinque classi: (1) depressioni chiuse (doline a bordo chiuso, piccole uvala, doline composite); (2) depressioni aperte (doline a bordo aperto, valley sinks); (3) piani carsici minori (grandi uvala, doline composite, piccoli polje); (4) polje maggiori; (5) valli carsiche (valli secche, valli sospese, valli cieche). Le soglie della classificazione basate sull’estensione superficiale sono state fissate a 0,04 km² tra doline e piani carsici minori e a 2 km² tra piani carsici minori e polje maggiori, con pochi outlier derivanti da mappatura tramite controlli manuali. Complessivamente sono state mappate 53.887 forme: 4.371 doline; 30.247 depressioni aperte; 130 piani carsici minori; 14 polje maggiori; 19.125 valli carsiche. Tutti gli elementi sono stati inclusi in una carta regionale (compilata alla scala 1:5.000, rappresentata in scala 1:100.000) e raccolti in un archivio geospaziale con attributi geomorfometrici e spaziali associati. Analisi geomorfometriche e spaziali Le forme mappate sono state utilizzate per analisi geomorfometriche e spaziali. Le analisi geomorfometriche hanno incluso quattro parametri misurati (area, quota minima, profondità e orientazione dell’asse maggiore) e quattro parametri calcolati (diametro, indice di circolarità, indice di elongazione e indice di forma interna). Le analisi spaziali, condotte esclusivamente sulle doline, hanno riguardato densità (densità di doline, kernel density, grid density), rapporto di area (pitting index), classi altimetriche e di pendenza, analisi del vicino più prossimo (distanza e direzione) e diagrammi di Voronoi. Le analisi geomorfometriche evidenziano un’elevata variabilità in dimensioni e forme, con distribuzioni fortemente asimmetriche verso sinistra, principalmente dovute alla scarsa sensibilità nella mappatura verso le forme molto piccole. Le doline mostrano aree comprese tra 104 m² e 0,28 km² (mediana 0,0021 km²), profondità fino a 81 m (mediana 1,07 m), diametri fino a 654 m (mediana 55 m), suggerendo un similitudini diffuse nel grado di evoluzione e controlli locali più limitati per l’ampliamento delle forme. L’indice di circolarità (CI) e quello di elongazione (EL) indicano forme prevalentemente circolari (mediana CI: 1,25; mediana EL: 1,76), mentre le doline complesse presentano elevata irregolarità (CI fino a 6). L’indice di forma interna (SI) indica profili generalmente poco profondi (mediana 0,02), con alcune forme ciotola o a imbuto (SI massimo 0,42). Le orientazioni degli assi maggiori evidenziano come direzioni dominanti NW–SE e WNW–ESE, coerenti con i principali sistemi di faglie regionali, accompagnate da una tendenza NE–SW nelle doline e depressioni aperte e una NNW–SSE in doline, piani carsici minori e polje maggiori. La densità delle doline varia da 0,08 a 2 doline/km², mentre il pitting index varia tra 90 e 720, indicando una forte variabilità nell’intensità della carsificazione tra le CKMU. Le analisi di densità (kernel e grid density) mostrano valori fino a 22 e 26 doline/km², evidenziando i raggruppamenti principali localizzati soprattutto nel settore settentrionale della regione. Le doline si concentrano tra 1.000 e 1.600 m s.l.m., con pendenze inferiori ai 15°, confermando il ruolo delle superfici a bassa pendenza nello sviluppo del carsismo. Le distanze dal vicino più prossimo sono generalmente comprese tra 100 e 300 m, suggerendo l’estensione dell’area di influenza idrologica e mostrando andamenti delle direzioni coerenti con le orientazioni principali delle doline (NW–SE o NE–SW). Conclusioni, implicazioni e replicabilità Questo lavoro ha prodotto una nuova mappatura sistematica, multiscala e basata su strumenti GIS delle forme carsiche epigee nei rilievi carbonatici abruzzesi, colmando una lacuna negli studi degli ultimi decenni. L’integrazione di tecniche classiche e analisi GIS/remote sensing ha dimostrato efficacia per le analisi su larga scala e flussi di lavoro riproducibili. I principali risultati includono: • una nuova carta regionale delle forme carsiche (scala 1:100.000) e un archivio geospaziale con oltre 50.000 elementi; • evidenze quantitative sulla variabilità nelle dimensioni, nelle geometrie e nella distribuzione delle forme carsiche, supportando le interpretazioni sul controllo strutturale e sull’evoluzione poligenetica; • identificazione di pattern spaziali ben definiti: densità di doline >22 doline/km², orientazioni coerenti con i lineamenti tettonici tettonici NW–SE e WNW–ESE, impostazione preferenziale su superfici a bassa pendenza (<15°) e medie altitudini (1000–1600 m s.l.m.); • raggruppamento significativo su altopiani e superfici a diverse quote e distribuzioni più sparse lungo i versanti inclinati, suggerendo una natura poligenetica delle forme, legata a un’evoluzione polifasica del paesaggio. L’approccio classico integrato con l’approccio GIS/remote sensing è applicabile ad altri settori appenninici e fornisce una base di dati nuova per modellazione idrogeologica, valutazioni di pericolosità (es. suscettibilità da sinkhole) e valorizzazione della geodiversità. Le limitazioni principali riguardano la copertura LiDAR incompleta e la mancata integrazione sistematica con dati ipogei. Futuri sviluppi possono includere mappature basate su LiDAR ad alta risoluzione, tecniche di machine learning per la mappatura automatizzata e integrazione con dataset speleologici e idrogeologici. La nuova carta e l’archivio geospaziale costituiscono strumenti essenziali per la gestione delle risorse idriche sotterranee, la pianificazione territoriale e la conservazione ambientale.I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
