Trasporto fluviale ed erosione costiera

Il progetto “Trasporto fluviale ed erosione costiera” (2021-2025) nasce dall’esigenza di comprendere meglio il rapporto tra i grandi corsi d’acqua e la fascia costiera, in un contesto mediterraneo sempre più vulnerabile agli effetti del cambiamento climatico. La diminuzione del trasporto solido fluviale, dovuta a variazioni idro-climatiche e a pressioni antropiche (dighe, rimboschimenti, modifiche d’uso del suolo), ha un impatto diretto sull’equilibrio dei litorali sabbiosi, che vedono arretrare la linea di riva e aumentare il rischio di perdita di habitat ed infrastrutture.

L’iniziativa è frutto di una convenzione tra il Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Pisa, l’Autorità Distrettuale dell’Appennino Settentrionale e il CERAFRI (Centro per la Ricerca e l’Alta Formazione per la prevenzione del Rischio Idrogeologico). L’obiettivo generale è la costruzione di un quadro conoscitivo integrato, capace di collegare il funzionamento dei bacini fluviali con l’evoluzione della costa, fornendo strumenti operativi utili alla pianificazione e alla gestione del territorio.

 

Obiettivi specifici

  • Misurare e stimare la capacità di trasporto solido dei fiumi Arno, Serchio, Magra e Ombrone.

  • Analizzare la relazione tra portate liquide e carichi solidi e il comportamento della linea di riva.

  • Individuare aree costiere critiche soggette a erosione e proporre scenari di gestione.

  • Sperimentare l’uso di tecniche avanzate di telerilevamento (satelliti, droni, foto aeree) e di intelligenza artificiale (modelli di deep learning per i plumes fluviali).

  • Trasferire i risultati a enti gestori e amministrazioni attraverso mappe, indicatori e dashboard.

Metodologia

Il progetto combina fonti e strumenti diversi:

  • Analisi di serie storiche idrologiche e meteorologiche.

TSAnalysis

  • Acquisizione di nuovi dati di trasporto solido

Acq

  • Realizzazione di una banca dati nazionale

Acq

  • Studio dell’evoluzione della linea di riva in un arco temporale di oltre 40 anni tramite immagini satellitari (Landsat, Sentinel) e strumenti come CoastSat.

    • Immagine5

    • Rilievi diretti in campo con DGPS e droni UAV per misurare gli effetti delle mareggiate e ricostruire il bilancio spiaggia–duna.

    UavAnalysis

    • Applicazione di reti neurali convoluzionali (CNN) per individuare e misurare i plumes fluviali, valutando la dispersione dei sedimenti lungo costa.

    Plumes

    Risultati attesi

    • Identificazione delle soglie di portata efficaci per il trasporto di sabbie utili alla spiaggia.

    • Produzione di indicatori quantitativi su arretramento/avanzamento costiero e sulla stagionalità delle variazioni.

    • Definizione di mappe di vulnerabilità dei delta toscani.

    • Creazione di basi dati operative e report periodici utili alla pianificazione territoriale e ai piani di adattamento costiero.

    Impatto

    Il progetto mira a fornire conoscenze solide e strumenti pratici per:

    • supportare le scelte dell’Autorità di Bacino e delle Regioni;

    • favorire interventi mirati di difesa costiera e rinaturalizzazione;

    • aumentare la resilienza dei litorali toscani di fronte a cambiamenti climatici ed eventi estremi.

    Prodotti scientifici

    • Bini, M., Casarosa, N., & Luppichini, M. (2021). Exploring the relationship between river discharge and coastal erosion: An integrated approach applied to the Pisa coastal plain (Italy). Remote Sensing, 13:226.
    • Luppichini, M., Bini, M., Giannecchini, R., & Zanchetta, G. (2023). High-resolution spatial analysis of temperature influence on the rainfall regime and extreme precipitation events in north-central Italy. Science of The Total Environment, 880, 163368. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.163368
    • Lupi, A., Luppichini, M., Barsanti, M., Bini, M., & Giannecchini, R. (2023). Machine learning models to complete rainfall time series databases affected by missing or anomalous data. Earth Science Informatics, 16(4), 3717–3728. https://doi.org/10.1007/s12145-023-01122-4
    • Luppichini, M., Lazzarotti, M., & Bini, M. (2024). Climate change as main driver of centennial decline in river sediment transport across the Mediterranean region. Journal of Hydrology, 636, 131266. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2024.131266
    • Luppichini, M., & Bini, M. (2025). 40-Year shoreline evolution in Italy: Critical challenges in river delta regions. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 315, 109166. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.ecss.2025.109166
    • Luppichini, M., & Bini, M. (2025). Evolution of rainfall in Italy over the last 200 years: Interactions between climate indices and global warming. Atmospheric Research, 326, 108276. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2025.108276
    • Luppichini, M., Lazzarotti, M., & Bini, M. (2025). River plume identification through a deep-learning model: an innovative approach. International Journal of Remote Sensing, 46(3), 1151–1173. https://doi.org/10.1080/01431161.2024.2425118
    • Luppichini, M., Paterni, M., Berton, A., Casarosa, N., & Bini, M. (2025). Influences of the Ground Control Point (GCP) configuration on the UAV-derived Structure from Motion (SfM) in the coastal environment. Earth Science Informatics, 18(1). https://doi.org/10.1007/s12145-024-01677-w
    • Luppichini, M. (2025). Storm-Driven Geomorphological Changes on a Mediterranean Beach: High-Resolution UAV Monitoring and Advanced GIS Analysis. Journal of Marine Science and Engineering, 13(8). https://doi.org/10.3390/jmse13081568
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