Mareggiate, vento, erosione: anche le spiagge si danno una regolata

Questo articolo fa parte di "Granelli di sabbia"

Divagazioni su processi, forme e tematiche ambientali della spiaggia. Una rubrica a cura del GNRAC.

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Durante le mareggiate le spiagge si distendono, spianandosi e trasferendo sabbia sui fondali antistanti. Anche se loro non lo sanno, è un modo per opporsi all’energia delle onde che, distribuendosi su di una superficie maggiore, diventa meno forte in ogni singolo punto (nella foto: la spiaggia di Marina di Pietrasanta, Toscana).

Appena usciamo dall’acqua, dopo avere fatto un bel bagno in mare, sentiamo freddo perché la pellicola di acqua che copre la nostra pelle evapora e sottrae calore al nostro corpo. La sensazione è ancora più forte se il vento allontana l’aria umida, consentendo così una rapida prosecuzione del processo. Analogamente, quando abbiamo caldo sudiamo, l’acqua evapora e ci raffreddiamo, in modo da mantenere una temperatura costante. In entrambi i casi si tratta di un processo di autoregolazione, che in inglese si chiama “feed-back” (letteralmente, “alimentazione all’indietro”), e che si definisce “positivo” se tende ad amplificare il processo e “negativo” se porta a una sua attenuazione. Processi simili, nei sistemi biologici, consentono di mantenere uno stato di equilibrio quando variano le condizioni ambientali e, in molti casi, anche quelle interne.

Abbiamo già incontrato questo concetto quando abbiamo parlato dell’impossibilità per le spiagge di essere stabili, spiegando che quasi tutti i processi che determinano la quantità di sabbia che arriva al mare dai fiumi e quella che le correnti indotte dal moto ondoso portano via non sono regolati da feed-back. In pratica possiamo dire che, se la spiaggia è in erosione, non può mandare un messaggio “all’indietro” al fiume, dicendogli “per favore, portami più sabbia”. Ecco perché è molto difficile trovare una spiaggia in equilibrio. La figura che compare qui sotto è proprio quella che usammo per spiegare come funziona un processo regolato da feed-back.

Vogliamo produrre una lastra di metallo di spessore regolare. La lastra grezza passa fra due cilindri che la spianano e successivamente viene attraversata un flusso di raggi X che un’emittente (E) manda a una ricevente (R). Se questa riceve pochi raggi, significa che la lastra ne assorbe molti e quindi ha uno spessore superiore a quello richiesto; allora R manda un messaggio all’indietro (feed-back = alimentazione a ritroso) al meccanismo che muove i cilindri dicendogli “Avvicinatevi!”. A un certo punto di raggi ne arriveranno in eccesso, perché la lastra sarà troppo sottile, e il messaggio all’indietro dirà “Allontanatevi!”. Con questo scambio di informazioni il sistema si autoregola in continuazione per produrre una lastra di spessore costante.

Ma guardando una singola spiaggia, vi sono processi che si autoregolano? Ebbene, possiamo dire di sì; ed è interessante capirne il funzionamento perché determinano proprio la forma che assume la spiaggia con il variare delle caratteristiche del moto ondoso.

Durante le mareggiate la parte asciutta della spiaggia si restringe perché l’onda risale con più energia, e anche perché parte della sabbia si sposta sui fondali antistanti. La fascia nella quale si dissipa l’energia delle onde diventa più ampia e in tal modo si riduce la quantità di energia che investe ogni sua singola parte. Con le piccole onde di bel tempo, l’energia in arrivo è minore e la spiaggia può permettersi di assorbirla su di una superficie più piccola: ecco che riesce a tenere una pendenza maggiore (per esempio, la battigia è più ripida). Quindi, grazie a processi a feed-back negativo, la spiaggia cambia in continuazione il proprio profilo per raggiungere una morfologia stabile che le consenta di meglio sopportare le diverse condizioni meteomarine.

Ma torniamo alla mareggiata. Come abbiamo visto in un articolo della rubrica “Granelli di sabbia“, dal titolo “Com’è fatta una spiaggia“, la sabbia che va verso il largo forma una barra nel punto in cui frangono le onde. Altre onde in arrivo, che magari frangerebbero più vicino a riva, trovano questo ostacolo e, frangendo proprio qui, inducono la deposizione di altra sabbia che fa crescere ulteriormente la barra (feed-back positivo). Ma la sua altezza e la maggiore energia che la investe diventano fattori negativi che ne impediscono un ulteriore sviluppo. Ecco che la barra trova un’altezza in equilibrio con la mareggiata grazie a un feed-back negativo!

Un altro processo regolato da feed-back negativo lo abbiamo incontrato quando parlavamo delle dune costiere, che crescendo in altezza formano uno sbarramento sempre più forte per il vento che le deve superare. Il flusso d’aria che arriva dal mare si concentra sulla cresta e la sua velocità aumenta fino a essere tale da non consentire più la deposizione dei granelli che trasporta. In quell’occasione avevamo portato l’esempio della Dune de Pylà, la più alta d’Europa, che ha raggiunto il suo equilibrio dinamico, fra il vento che costruisce e quello che erode, con un’altezza che sta oscillando fra i 104 e i 114 metri.

Con il crescere della duna in altezza, aumenta la velocità del vento sulla cresta, tanto che superata una certa quota prevale l’erosione eolica e la duna raggiunge una configurazione di equilibrio.
La Dune de Pylà, sebbene vi arrivi sabbia in abbondanza, tanto che va a coprire la foresta retrostante, non può crescere ulteriormente in altezza perché il vento che si concentra alla sua sommità si è fatto troppo forte.

Anche sulle spiagge che ospitano opere di difesa si possono riconoscere processi regolati da feed-back, sia positivi sia negativi. Un caso classico è quello dei pennelli anti-erosione, con la spiaggia posta sopraflutto che cresce, ma che difficilmente riesce a raggiungere la testa della struttura. La capacità s’intrappolamento di queste opere dipende anche da quanto sono aggettanti, ma via via che si riempiono sporgono sempre meno e perdono di efficienza (feed-back negativo). Inoltre, in aderenza al pennello si forma una rip current che tende a portare i sedimenti verso i fondali antistanti. Ecco perché, subito dopo la sua costruzione, la spiaggia cresce rapidamente, ma poi non mantiene le promesse iniziali… per la fortuna del litorale posto sottoflutto!

Difficilmente i pennelli s’insabbiano fino alla testa, in quanto la loro efficacia si riduce via via che diventano meno sporgenti (nella foto: la spiaggia di Figueira da Foz, Portogallo).

Un altro esempio ci è dato da una parete riflettente posta in prossimità della battigia, come una difesa aderente: la turbolenza che si genera quando viene investita dal moto ondoso mette in sospensione la sabbia, che poi si allontana grazie alle onde riflesse. L’arenile sparisce e il profilo della spiaggia sommersa si abbassa, tanto che le onde perdono meno energia prima di raggiungere la nostra struttura, al cui piede si amplifica l’erosione. In questo caso il processo si dice a feed-back positivo, che comunque tende poi ad affievolirsi dato che la capacità delle onde di muovere sedimenti si riduce con la profondità.

Riguardando tutti i “granelli di sabbia” pubblicati dal febbraio 2020 a oggi, di processi regolati da feed-back ne abbiamo trovati tanti, anche se non sempre gli abbiamo dato questo nome: la formazione delle baie a spirale, il flusso dei granelli di sabbia che forma le ripples, lo sviluppo degli insediamenti costieri… e chissà quanti altri!

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