Research

Despite the ubiquity of expansion and retraction dynamics of flowing streams, the large majority of biogeochemical and hydrological studies conceive river networks as static elements of the landscape, and a coherent framework to quantify nature and extent of drainage network dynamics is lacking. The implications of this phenomenon extend far beyond hydrology and involve key ecological and biogeochemical function of riparian corridors. The proposed research project will move beyond the traditional paradigm of static river networks by unravelling, for the first time, physical causes and biogeochemical consequences of streamdynamics. In particular, the project will undertake the following overarching scientific questions:

  1. what are the climatic and geomorphic controls on the expansion/contraction of river networks?
  2. what is the length of temporary streams and what is their impact on catchment-scale biogeochemical processes and stream water quality across scales?

These challenging issues will be addressed by developing a novel theoretical framework complemented by extensive field observations within four representative sites along a climatic gradient in the EU. Field measurements will include long-term weekly mapping of the active drainage network and daily hydro-chemical data across scales. The experimental dataset will be used to develop and inform a set of innovative modelling tools, including an analytical framework for the description of spatially explicit hydrologic dynamics driven by stochastic rainfall and a modular hydro-chemical model based on the concept of water age, able to account for the variable connectivity among soil, groundwater and channels as induced by stream network dynamics. The project will open new avenues to quantify freshwater carbon emissions – crucially dependent on the extent of ephemeral streams – and it will provide a robust basis to identify temporary rivers and maintain their biogeochemical function in times of global change.

 

 

Le reti fluviali sono spesso ritenute oggetti statici che occupano porzioni stabili del paesaggio. Tuttavia, osservazioni empiriche indicano che i corsi d’acqua sono caratterizzati da variazioni significative, prodotte dalle fluttuazioni idrologiche e climatiche. I fiumi si espandono e si contraggono come esseri vivi, e non rimangono quindi sempre uguali a loro stessi, come si tende a pensare.

Il progetto europeo “DyNET: Dynamical River Networks”, finanziato dalla comunità europea nel 2018 con un investimento di circa 2,000,000 di euro, intende approfondire i processi e gli agenti che presiedono le variazioni nella forma e nella lunghezza delle reti fluviali, e si propone anche di colmare la mancanza di dati riguardanti tali processi, permettendo quindi di percorrere nuove strade nel campo dell’idrologia, dell’ecologia e della biogeochimica.

Lo studio consentirà di distinguere tra fiumi permanenti e temporanei, argomento che la Comunità europea avverte come punto chiave, dato che le dinamiche ecologiche e i protocolli di osservazione e gestione dei fiumi temporanei devono essere differenziati rispetto agli analoghi protocolli per i corsi d’acqua permanenti (EU Water Framework Directive).

L’indagine avrà inoltre ripercussioni nella gestione della qualità delle acque, in funzione della relazione esistente tra le zone in cui certi composti chimici disciolti nelle acque vengono prodotti e poi trasferiti a valle. Lo studio, infine, fornirà una base per la valutazione quantitativa del flusso di anidride carbonica che i corsi d’acqua rilasciano nell’atmosfera, partendo dalla dinamica effettiva delle reti fluviali.

Il progetto DyNET prenderà in esame un gruppo di bacini idrografici in Italia e in Svizzera, tipici di diversi regimi climatici. Nello specifico saranno studiati il torrente Rietholzbach in Svizzera nel bacino del Thur, il torrente Valfredda nell’Italia settentrionale, il bacino del Montecalvello, affluente del Tevere, in Italia centrale, ed il torrente Turbolo affluente del Crati in Italia meridionale.

Nel corso delle indagini l’università di Padova collaborerà con i ricercatori delle università della Tuscia, della Calabria e dell’Eawag Institute of Zurich che contribuiranno ai lavori nei rispettivi siti.

Verranno usati metodi sperimentali e analitici, sia dal punto di vista dell’osservazione che della comprensione dei processi e della modellazione. Saranno impiegati sensori innovativi e droni che, attraverso telecamere, consentiranno di monitorare le diverse porzioni del paesaggio e a dare conto della presenza o meno di canalizzazioni.

Inoltre verranno svolti campionamenti ed analisi riguardanti la qualità delle acque ad alta frequenza, in modo da studiare l’evoluzione nel tempo e dello spazio dei soluti disciolti nella corrente.

Il progetto mira ad introdurre una nuova visione dei reticoli idrografici, visti non più come oggetti statici ma come oggetti dinamici, e intende quindi convogliare l’interesse della comunità scientifica verso l’osservazione di queste dinamiche e dei processi che governano tali fenomeni.

          

This website is part of a project that has received funding from the European Research Council (ERC) under the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme (Grant agreement No. 770999)