I risultati di due anni di misurazioni GPS sul
ghiacciaio Changri Nup, Nepal.
Giorgio VASSENA
* Università degli Studi di Brescia, Dipartimento di Ingegneria Civile, Via Branze, 38
25123
Brescia – Tel. 030-3715516 Fax.
030-3715503 e-mail:
vassena@bsing.ing.unibs.it
Intervento presentato in lingua inglese al 4th AGM: Alpine Glaciological Meeting, Trento, Italia Museo Tridentino di Storia Naturale, 23 e 24 marzo 2000
RIASSUNTO
Lo studio dei ghiacciai nasce dall'interesse scientifico di monitorare un elemento fondamentale del paesaggio montano, fonte di importanti riserve idriche e in grado di modificare, con la sua continua evoluzione, l'ambiente di importanti porzioni di territorio. Il regresso delle masse glaciali nell'ambiente alpino registrato negli ultimi anni, pone una serie di interessanti interrogativi, in particolar modo circa l'entità del ritiro e la stima del tempo di sopravvivenza dei singoli ghiacciai. La comunità scientifica cerca inoltre di comprendere se i fenomeni a cui stiamo assistendo siano limitati nel tempo e di tipo locale, se riguardino cioè solo un settore delle Alpi o tutto l'arco alpino e se siano rilevabili anche in altre catene montuose. Dopo anni di esperienza sui ghiacciai alpini grazie alla "Changri Nup Glacier Monitoring Expedition" ci si è rivolti allo studio dell’evoluzione dei ghiacciai Himalayani, ricorrendo all’impiego e sviluppo di moderne ed innovative tecnologie di rilevamento tramite GPS che permettono di giungere a risultati altrimenti non conseguibili attraverso l’uso della topografia classica. Il presente articolo presenta le potenzialità del metodo e le soluzioni tecnologiche che è necessario introdurre per poter operare con efficacia anche in ambienti estremi quali quelli che si incontrano in ghiacciai posti in alta quota.
1.
–
IL GHIACCIAIO CHANGRI NUP
Il ghiacciaio Changri Nup, oggetto delle ricerche qui descritte, si trova all’interno del Parco Nazionale Sagarmatha che è il nome nepalese del Monte Everest. Il ghiacciaio Changri Nup, che confluisce nel ghiacciaio Khumbu che proviene direttamente dalle pendici del Monte Everest (versante Nepalese), si sviluppa approssimativamente tra le quote di 5200 e 5700 metri. La confluenza tra il ghiacciaio e il Khumbu non è però certa, in quanto nella parte inferiore il ghiacciaio è caratterizzato da un così spesso strato di detrito (vedi figura 1), da rendere incerta la presenza di ghiaccio al di sotto di quest’ultimo nella parte bassa del ghiacciaio stesso. La superficie del ghiacciaio coperta da detrito è in generale caratterizzata da numerosi affioramenti di ghiaccio e la superficie appare notevolmente irregolare, con ammassi di detrito misto a ghiaccio che raggiungono anche i 30-40 metri di dislivello. In alcune zone si formano inoltre degli ampi laghi, che aumentano di dimensione con l’avanzare dello scioglimento del ghiaccio. Lo Changri Nup è un ghiacciaio di dimensioni limitate, circa 3 chilometri quadrati, che si presta particolarmente a studi scientifici grazie alla morfologia semplice e per la vicinanza alla così detta "Piramide", il laboratorio di ricerca d'alta quota del Consiglio Nazionale delle Ricerche Italiano situato a 5050 metri di quota. Il laboratorio consiste in una struttura in vetro e alluminio realizzata tra il 1989 e il 1990 all'interno del progetto Ev-K2 CNR avviato due anni prima dal Prof. Ardito Desio al fine di rideterminare le altezze di Everest e K2.
Figura 1: Spedizione 1999. Gaetano Carcano in movimento lungo il
settore di ghiacciaio coperto da detrito (Foto di Giorgio Vassena)
Lo Changri Nup è caratterizzato inoltre (vedi figura 2), nella parte inferiore, da una lunga lingua di circa 3 chilometri che dal ghiacciaio Khumbu si sviluppa in direzione Ovest-Est. La sezione trasversale del ghiacciaio, dell’ordine di 800 metri nella parte bassa si allarga gradualmente procedendo verso le quote superiori in direzione Ovest. Alla quota di circa 5400 metri il ghiacciaio si divide in due bacini di accumulo. Quello posto in direzione Nord, di dimensioni maggiori, è ancora oggi collegato alla parte inferiore. La superficie di questo bacino, procedendo verso le quote più elevate, gradualmente si libera dal detrito, fino a scoprire completamente il ghiaccio sottostante.
E’ in questa zona che si verificano un gran numero di frane e valanghe dalle ripide pendici dei monti che attorniano il ghiacciaio. E’ dunque ipotizzabile che gran parte del detrito che attualmente ricopre il ghiacciaio nero abbia origine da questa regione. Durante la permanenza sul ghiacciaio per le misurazioni si sono osservate continue e frequenti scariche di detrito e di neve dalle pendici adiacenti il ghiacciaio.
Ciò ha comportato l’impossibilità di effettuare misurazioni topografiche in molte zone del ghiacciaio, a causa dell’oggettiva pericolosità.
Il secondo bacino di accumulo muta al contrario bruscamente tipologia e si trasforma in ghiacciaio “bianco”, cioè assolutamente scoperto da detrito e dunque, come i comuni ghiacciai alpini, caratterizzato da una superficie uniforme in alcuni punti densamente crepacciata.
Figura 2: La cartografia del
ghiacciaio in scala 1:25.000 realizzata nell’anno 1957
Figura 3: Spedizione 1999. La
fronte bianca vista dalla morena del ghiacciaio. Si nota sulla destra la cima
Pampuri scalata per acquisire le immagini del ghiacciaio (Foto di Giorgio
Vassena)
Fin dal 1994, ricercatori che fanno riferimento al settore glaciologia del progetto Ev-K2-CNR, coordinato dal Prof. Claudio Smiraglia del Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università degli Studi di Milano, hanno effettuato misurazioni di posizione della fronte di questo settore del ghiacciaio, che da ora in avanti sarà denominato “parte bianca”, oltre ad effettuare rilevamenti di carattere più prettamente glaciologico, quali l’analisi della densità e temperatura del nevato, l’entità della ablazione stagionale, l’analisi delle caratteristiche chimiche del nevato. La spedizione del 1998 ha potuto verificare il definitivo distacco di questa parte del ghiacciaio dal corpo principale proveniente dal bacino di accumulo posto in direzione Nord (figura 21) che, scendendo a quote inferiori, si trasforma in ghiacciaio detritico. La presenza di una continuità storica di misurazioni di posizione della fronte del ghiacciaio è fonte di notevole interesse, essendo assai rare esperienze di tipo analogo che vedono misurazioni ripetute con regolarità su ghiacciai Himalayani. Tali misurazioni, negli anni precedenti al 1998, sono state effettuate impiegando le classiche metodologie di rilevamento utilizzate in campo glaciologico, che prevedono la segnalizzazione su massi stabili di segnali di riferimento e dunque, con cadenza annuale, la misurazione tramite rotella metrica e bussola della posizione della fronte del ghiacciaio. Dare continuità a tali misurazioni, applicando le moderne metodologie di rilevamento topografico è dunque stato uno degli scopi delle due spedizioni scientifiche qui descritte (vedi figura 4).
Figura 4: Spedizione 1998. Giorgio Vassena misura la posizione della fronte
del ghiacciaio mediante stazione totale (Foto di Gaetano Carcano)
Prima delle spedizioni qui descritte poco o nulla si conosceva circa l’entità dell’ablazione del ghiacciaio, sia nella sua parte “bianca” che nella parte coperta da detrito. Anche per ciò che riguarda la velocità di scorrimento verso valle del ghiacciaio non erano mai state effettuate misurazioni in grado di fornire almeno l’ordine di grandezza di tali movimenti. Sussisteva comunque l’ipotesi che, per lo meno nella parte inferiore del ghiacciaio, lo scorrimento fosse praticamente nullo e che lo strato di detrito riuscisse solo a preservare dallo scioglimento il ghiaccio sottostante. Si ipotizzava dunque che il bacino di alimentazione non fosse più in grado di fornire una pressione sufficiente alla lingua detritica tale da determinarne uno spostamento verso valle.
2.
–
GLI OBIETTIVI DELLA RICERCA
L’obiettivo principale della ricerca è stato quello di studiare le metodologie di rilevamento più adeguate allo studio del ghiacciaio. In particolare le due spedizioni, che si sono svolte nel 1998 e 1999, hanno avuto i seguenti obiettivi:
a) Realizzare una rete topografica di inquadramento materializzata in posizioni stabili intorno al ghiacciaio, in grado di fornire un valido supporto per le operazioni topografiche di misura
b) Studiare la velocità di scorrimento verso valle del ghiacciaio
c) Rilevare alcune sezioni trasversali del ghiacciaio e verificarne le variazioni in quota su base annuale
d) Misurare la posizione della fronte del ghiacciaio “bianco”
Gli obiettivi della ricerca sono stati tutti raggiunti e di seguito viene fornita una sintesi delle metodologie che sono state impiegate per ottenerli.
3.
–
LA RETE DI INQUADRAMENTO
Per la definizione della rete di inquadramento del ghiacciaio si è subito optato per l’utilizzo di strumentazione satellitare GPS. La scelta è stata dettata da alcune semplici considerazioni. Le misurazioni mediante stazioni totali sono vincolate alla visibilità tra i vertici della rete stessa. Questo fatto rappresenta in applicazioni in ambiente Himalayano un vincolo troppo restrittivo, che in pratica ne limita fortemente l’utilizzo. La campagna di misurazioni ha in primo luogo, per ovvi motivi sia di costi che di resistenza fisica degli operatori al lavoro in alta quota, dei limiti temporali ben precisi. In caso di mal tempo, come d’altro canto è accaduto durante entrambe le spedizioni, l’attività di misurazione risulterebbe bloccata, con elevate probabilità di insuccesso della campagna di misurazione stessa. Inoltre, dovendo operare con vertici visibili reciprocamente, il numero di misurazioni dovrebbe aumentare notevolmente, in condizioni operative molto difficili. Si deve infatti considerare che i tempi di trasferimento lungo il ghiacciaio (sia nella parte detritica che nella parte bianca) possono essere assai lunghi, a causa del terreno accidentato ed in particolare a causa della difficoltà di muoversi con rapidità a quote sempre superiori ai 5000 metri. La rete di inquadramento ha, come già accennato, la funzione di garantire il proseguimento delle misurazioni sul ghiacciaio, anche se effettuate con strumentazione tradizionale. Per questo motivo, dove possibile, si è cercato di garantire la visibilità tra i vertici della rete oppure si sono creati dei vertici di servizio finalizzati unicamente all’orientamento della stazione.
La mancanza di una sufficiente documentazione fotografica del ghiacciaio, ma in particolare il fatto che non esisteva memoria di qualcuno che avesse percorso o attraversato il ghiacciaio, se non per giungere alla fronte bianca prima citata, non ha permesso nella fase di preparazione della prima spedizione, effettuata nell’autunno del 1998, una adeguata programmazione delle operazioni di misura e di definizione certa della posizione in cui materializzare i vertici della rete. Non era infatti definibile a priori la posizione in cui era realizzabile un campo base sulla superficie del ghiacciaio (da cui dipende la possibilità di raggiungere in giornata il vertice da misurare) ma soprattutto non era verificabile a priori la percorribilità del ghiacciaio stesso.
Gli unici supporti cartografici disponibili sono infatti le cartografie in scala 1:25.000 edita nel 1957 (di cui la figura 2 presenta uno stralcio) e la carta in scala 1:50.000 del 1988, totalmente inadeguate allo studio di possibili percorsi sul ghiacciaio.
Quando dunque il 30 settembre 1998 si ebbe finalmente la possibilità di osservare dall’alto di una morena il ghiacciaio, il progetto di rete che era stato tracciato fu totalmente rivisto, in funzione di quanto osservato nella realtà. Sempre il giorno dell’arrivo al laboratorio (vedi figura 5) in alta quota gestito dal comitato Ev-K2-CNR fu possibile verificare che il vertice fondamentale della rete topografica misurata nel 1992 dal Prof. Giorgio Poretti dell’Università di Trieste, determinato in coordinate WGS84 ed inserito nella rete topografica utilizzata per la misura della quota del Monte Everest, era ben conservato e facilmente rintracciabile anche grazie alle precise monografie che ne descrivevano la posizione poco distante dal laboratorio “Piramide”.
Figura 5: Il laboratorio Piramide posto a 5050 metri
di quota. Sullo sfondo il monte Pumori. (Foto di Giacomo Casartelli – 1994)
Tale vertice, identificato con il codice identificativo 1, è mostrato nella figura 10 di seguito riportata..
Figura 7: La posizione dei vertici della rete fondamentale di inquadramento misurata nel 1998.
La rete è stata misurata nel periodo compreso tra il 30 settembre 1998 e l’11 ottobre 1998 ed è risultata composta da 9 vertici di rete materializzati tramite chiodi ad espansione su massi giudicati posti in posizioni stabili.
Il tempo di stazionamento per la misura delle basi è stato scelto in 45 minuti, per avere garantita la risolubilità della base, a prescindere da eventuali disturbi di multipath o di perdita di segnale, e non avendo inoltre esperienza in misurazioni di segnale GPS in alta quota. L’angolo di cut off è stato impostato a 15°, il tempo di campionamento a 15 secondi e il GDOP massimo uguale a 6. In alcuni casi però, a causa delle condizioni ambientali particolarmente avverse o a causa dell’intenso freddo non sopportabile dal portatore di accompagnamento ai ricercatori (spesso protetto dal freddo solo grazie ad indumenti di fortuna forniti dai ricercatori stessi), si è preferito ridurre, in alcuni casi isolati, i tempi di acquisizione a circa 30 minuti. L’obiettivo di raggiungere accuratezze di posizionamento dell’ordine di 2-3 cm in planimetria e 4-5 cm in quota è stato raggiunto.
La figura 7 mostra la posizione approssimativa dei vertici della rete generale di inquadramento.
Di seguito, nelle tabelle 1, 2, 3 e 4 vengono riportati i risultati della compensazione a minimi quadrati della rete di inquadramento realizzata nel 1998. Lo scarto quadratico medio sulle coordinate dei vertici è stato valutato attraverso una compensazione a minimi quadrati (a minimo vincolo). Le basi GPS sono invece state calcolate ricorrendo all’utilizzo del software Geogenius di Spectra Precision- Terrasat.
Figura 8: La rete generale di inquadramento misurata nel 1998,
comprensiva dei collegamenti ai vertici di controllo della velocità del
ghiacciaio
Non si è vincolato un vertice baricentrico alla rete, essendo l’unico vertice noto in coordinate (vertice 1) posto al margine della rete stessa. La compensazione ai minimi quadrati è stata dunque effettuata, a minimo vincolo. A fronte di un sigma zero a priori uguale ad 1 si è ottenuto un sigma a posteriori pari a 1.493. Le tabelle 2 e 3 riportano le coordinate cartesiane e geografiche dei vertici nel sistema WGS84 riferito al vertice 1 noto in tale sistema. Lo scarto quadratico medio massimo per i vertici della rete è risultato di 13 mm in planimetria e di 28 mm in quota. La rete include anche i vertici denominati V400, V600 e V700 (vedi figura 8). Tali vertici, posizionati in corrispondenza di massi posti sul ghiacciaio stesso, sono serviti a valutare la velocità di scorrimento del ghiacciaio su base annuale. Lo scarto quadratico medio dei vertici della rete è stato influenzato anche dalle difficoltà incontrate nella messa in stazione con accuratezza dell’antenna GPS. A riguardo si rimanda alla descrizione della strumentazione impiegata nelle campagne di misurazione ed in particolare alla descrizione della metodologia di “messa in stazione” del ricevitore GPS effettuata con un metodo alternativo al treppiede. D’altro canto le condizioni ambientali in cui si è dovuto operare, oltre alla difficoltà nel trasporto della strumentazione, hanno reso improponibile l’uso diffuso dei treppiedi topografici.
Figura 9: Spedizione 1998
quota 5500 metri. Immagine del vertice di stazione 6 durante le operazioni di
misurazione statica. Sullo sfondo a sinistra il monte Everest (Foto di Giorgio
Vassena)
Una ulteriore difficoltà nella messa in stazione delle antenne GPS è stato causato, durante la campagna di misurazioni svoltasi nel 1998, dal freddo intenso che ha danneggiato alcune livelle, che hanno visto un allargamento della bolla di gas saturo con un conseguente peggioramento della accuratezza della messa lungo la verticale dell’asta di sostegno dell’antenna GPS.
|
Baseline |
DX [m] |
DY [m] |
DZ [m] |
Sqm DX [mm] |
Sqm DY [mm] |
Sqm DZ [mm] |
|
1-2 |
0.823 |
-495.623 |
1465.835 |
7.2 |
22.3 |
9.9 |
|
1-3 |
-1431.014 |
-974.837 |
2470.645 |
9.1 |
23.6 |
8.6 |
|
1-4 |
130.331 |
-565.697 |
1503.830 |
5.2 |
15.6 |
9.6 |
|
1-5 |
127.647 |
-857.828 |
2138.308 |
6.8 |
21.9 |
13.1 |
|
1-V700 |
608.367 |
-714.166 |
1641.109 |
7.2 |
22.6 |
10.5 |
|
1-2BIS |
-405.325 |
-433.985 |
1297.518 |
8.5 |
24.0 |
9.6 |
|
2-3 |
-1431.838 |
-479.215 |
1004.810 |
10.2 |
26.9 |
11.6 |
|
2-V700 |
607.543 |
-218.543 |
175.275 |
3.9 |
10.4 |
5.4 |
|
2-6 |
3265.534 |
-669.825 |
1434.739 |
7.9 |
18.7 |
11.7 |
|
4-5 |
-2.684 |
-292.131 |
634.478 |
5.4 |
18.4 |
11.6 |
|
4-V400 |
108.132 |
-157.252 |
190.357 |
6.8 |
18.0 |
15.3 |
|
6-4 |
-3136.046 |
599.723 |
-1396.813 |
5.4 |
12.7 |
8.7 |
|
6-8 |
-321.206 |
238.181 |
-742.213 |
5.7 |
13.0 |
8.3 |
|
4-V700 |
478.056 |
-148.441 |
137.349 |
5.4 |
10.5 |
9.4 |
|
4-V600 |
2952.472 |
-742.608 |
1580.235 |
9.8 |
19.8 |
16.7 |
|
4-8 |
2814.840 |
-361.542 |
654.600 |
5.7 |
11.8 |
9.3 |
|
V700-V600 |
2474.417 |
-594.167 |
1442.886 |
9.8 |
19.7 |
16.7 |
|
V700-9 |
441.371 |
-174.099 |
637.747 |
7.9 |
14.0 |
15.4 |
|
Punto |
X [m] |
Y [m] |
Z [m] |
Sqm X [mm] |
Sqm Y [mm] |
Sqm Z [mm] |
|
1 |
313674.644 |
5633545.139 |
2974816.850 |
0.0 |
0.0 |
0.0 |
|
2 |
313675.468 |
5633049.516 |
2976282.684 |
7.2 |
22.3 |
9.9 |
|
2BIS |
313269.320 |
5633111.154 |
2976114.367 |
8.5 |
24.0 |
9.6 |
|
3 |
312243.630 |
5632570.301 |
2977287.494 |
9.1 |
23.6 |
8.6 |
|
4 |
313804.976 |
5632979.442 |
2976320.679 |
5.2 |
15.6 |
9.6 |
|
5 |
313802.291 |
5632687.311 |
2976955.158 |
6.8 |
21.9 |
13.1 |
|
6 |
316941.002 |
5632379.691 |
2977717.423 |
10.1 |
27.6 |
15.0 |
|
8 |
316619.795 |
5632617.872 |
2976975.210 |
10.4 |
27.4 |
15.8 |
|
9 |
314724.382 |
5632656.874 |
2977095.706 |
7.9 |
14.0 |
15.4 |
|
V400 |
313913.108 |
5632822.190 |
2976511.036 |
6.8 |
18.0 |
15.3 |
|
V600 |
316757.428 |
5632236.806 |
2977900.845 |
12.2 |
30.0 |
19.6 |
|
V700 |
314283.011 |
5632830.973 |
2976457.959 |
7.2 |
22.6 |
10.5 |
|
Punto |
Lon [Deg] |
Lat [Deg] |
H ell. [m] |
Sqm E [mm] |
Sqm N [mm] |
Sqm H [mm] |
|
1 |
E86° 48' 47.06415'' |
N27° 57' 31.77626'' |
4993.295 |
0.0 |
0.0 |
0.0 |
|
2 |
E86° 48' 46.02673'' |
N27° 58' 21.33198'' |
5243.657 |
7.5 |
9.9 |
22.3 |
|
2BIS |
E86° 49' 00.97784'' |
N27° 58' 15.91348'' |
5199.133 |
9.0 |
8.9 |
24.0 |
|
3 |
E86° 49' 37.32509'' |
N27° 58' 58.63044'' |
5222.338 |
8.9 |
10.1 |
23.1 |
|
4 |
E86° 48' 41.15672'' |
N27° 58' 23.37674'' |
5206.048 |
5.3 |
7.1 |
16.9 |
|
5 |
E86° 48' 40.66061'' |
N27° 58' 46.00797'' |
5245.961 |
7.1 |
8.8 |
23.9 |
|
6 |
E86° 46' 45.45067'' |
N27° 59' 09.86228'' |
5487.340 |
10.5 |
13.1 |
28.4 |
|
8 |
E86° 46' 57.66533'' |
N27° 58' 45.24126'' |
5333.166 |
10.8 |
13.4 |
28.5 |
|
9 |
E86° 48' 06.93704'' |
N27° 58' 49.71726'' |
5330.425 |
8.2 |
11.8 |
17.0 |
|
V400 |
E86° 48' 36.88956'' |
N27° 58' 31.13254'' |
5161.989 |
6.8 |
10.9 |
20.9 |
|
V600 |
E86° 46' 51.85882'' |
N27° 59' 17.44940'' |
5438.334 |
12.4 |
16.7 |
31.6 |
|
V700 |
E86° 48' 23.40417'' |
N27° 58' 29.16390'' |
5163.024 |
7.5 |
10.6 |
22.5 |
|
Punto |
EST [m] |
NORD [m] |
H [m] |
Sqm EST [mm] |
Sqm NORD [mm] |
Sqm H [mm] |
|
1 |
0.000 |
0.000 |
4993.295 |
0.0 |
0.0 |
0.0 |
|
2 |
-28.374 |
1526.675 |
5243.657 |
7.5 |
9.9 |
22.3 |
|
2BIS |
380.559 |
1359.752 |
5199.133 |
9.0 |
8.9 |
24.0 |
|
3 |
1374.557 |
2675.818 |
5222.337 |
8.9 |
10.1 |
23.1 |
|
4 |
-161.574 |
1589.669 |
5206.047 |
5.3 |
7.1 |
16.9 |
|
5 |
-175.132 |
2286.877 |
5245.959 |
7.1 |
8.8 |
23.9 |
|
6 |
-3325.840 |
3022.222 |
5487.339 |
10.5 |
13.1 |
28.4 |
|
8 |
-2991.987 |
2263.627 |
5333.165 |
10.8 |
13.4 |
28.5 |
|
9 |
-1097.438 |
2401.199 |
5330.424 |
8.2 |
11.8 |
17.0 |
|
V400 |
-278.279 |
1828.606 |
5161.988 |
6.8 |
10.9 |
20.9 |
|
V600 |
-3150.532 |
3255.914 |
5438.333 |
12.4 |
16.7 |
31.6 |
|
V700 |
-647.112 |
1767.973 |
5163.023 |
7.5 |
10.6 |
22.5 |
Le quote dei vertici sono riferite alla superficie dell’ellissoide, non essendo a tutt’oggi disponibile una stima accurata del geoide nella zona. A riguardo si tenga però in considerazione che per ciò che riguarda la misura delle deformazioni e degli spostamenti, è importante che il riferimento rimanga fisso nel tempo. L’impiego di quote riferite al geoide piuttosto che all’ellissoide di riferimento non incide in alcun modo nel calcolo delle deformazioni.
L’elaborazione delle baseline è sempre stata eseguita, in prima istanza, alla fine della giornata di lavoro, nella tenda da alta quota, in modo da poter immediatamente verificare eventuali malfunzionamenti nella strumentazione o nelle fasi di acquisizione del segnale.
4.
–LA
STRUMENTAZIONE IMPIEGATA
4.1. LA SPEDIZIONE CHANGRI NUP
GLACIER MONITORING EXPEDITION ‘98
La prima spedizione “Changri Nup Glacier Monitoring Expedition” ha avuto luogo nell’autunno 1998 ed è stata composta da 5 membri; Giacomo Casartelli, Gaetano Carcano, Matteo e Roberto Sgrenzaroli, Giorgio Vassena. Questo gruppo già da tempo collaborava con il Prof. Claudio Smiraglia del Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università degli Studi di Milano, nell’esecuzione di misurazioni glaciologiche presso ghiacciai alpini. La spedizione si è svolta tra il 17 settembre 1998 e il 17 ottobre 1998 all’interno dei programmi di ricerca approvati dal progetto strategico del CNR denominato Ev-K2-CNR, il quale gestisce le ricerche presso il laboratorio d’alta quota, posto in vicinanza del monte Everest, denominato “Piramide”, dalla forma stessa del laboratorio (vedi figura 5). La ricerca è stata finanziata in gran parte dai membri stessi della spedizione, ma anche da contributi dell’Università degli Studi di Brescia e di alcuni sponsor che hanno supportato la ricerca attraverso la fornitura di strumentazione topografica GPS o con la fornitura a costo zero di un terminale satellitare per le comunicazioni telefoniche e via e.mail dei membri della spedizione con l’Italia.
Il periodo complessivo di permanenza sul ghiacciaio è stato di 11 giorni, in cui tre dei cinque membri della spedizione sono rimasti senza interruzione sul ghiacciaio stesso. La struttura organizzativa ha previsto ovviamente l’impiego di uno sherpa addetto al coordinamento del lavoro dei portatori ed l’organizzazione dei campi e di alcuni portatori, indispensabili nelle operazioni di allestimento dei campi e per il trasporto dei materiali. Essendo la zona in cui i ricercatori si dovevano muovere in gran parte inesplorata, non esistono riguardo guide o sentieri da seguire e dunque i ricercatori devono avere anche spiccate doti di orientamento (vedi figura 1) e un minimo di capacità alpinistiche, in particolare per percorrere in sicurezza la parte “bianca” del ghiacciaio densamente crepacciata. Tralasciando la descrizione dei particolari organizzativi di carattere prettamente logistico e alpinistico, ci si sofferma ora sulle caratteristiche tecniche della strumentazione al seguito della spedizione e sulle soluzione tecnologiche adottate.
La spedizione era dotata in primo luogo di 2 ricevitori GPS Trimble 4000 ssi e di un ricevitore Trimble 4400. Tali ricevitori sono tutti ricevitori in grado di registrare entrambe le frequenze L1/L2 e con le opzioni per il funzionamento in RTK attivate sia in ricezione che trasmissione. Inoltre al seguito sono stati portati due controller modello Trimble TSC1 e tre antenne di ricezione modello Trimble Microcentered L1/L2 con “ground plane” modulare in modo da poter togliere il piatto metallico di protezione della antenna nei momenti in cui l’antenna risulterebbe altrimenti eccessivamente ingombrante. Ogni apparato GPS era dotato di cavetteria di emergenza, particolare questo che è risultato in due occasioni indispensabile per l’effettuazione delle misure. Per lo stazionamento delle antenne GPS si è deciso di non ricorrere a treppiedi topografici, considerata l’eccessivo ingombro peso di tali apparati. Sono stati dunque realizzati dei sostegni semplificati composti da un’asta in alluminio mantenuta in verticale da un treppiede fotografico (figura 10). La sommità dell’asta termina con un filetto dal passo 5/8” che permette il fissaggio dell’antenna ricevente o l’aggiunta di un’ulteriore asta di prolunga. Una livella sferica può venire agganciata all’asta per la sua messa in verticale e la struttura è progettata per poter essere ancorata al terreno mediante tiranti nel caso si debba operare in condizioni atmosferiche particolarmente avverse.
L’impiego di tali supporti di sostegno è purtroppo fonte di una verta incertezza di posizionamento, stimabile in circa ± 1-2 mm.
La spedizione inoltre era dotata di 14 batterie al piombo di 12 A/h – 12 volt, di 2 batterie “d’emergenza” sempre a 12 volt ma di 7 A/h, sempre portate con se dai ricercatori e utilizzate nel caso di scarica accidentale delle batterie delle radio ricetrasmittenti o delle batterie dedicate al funzionamento dei ricevitori GPS.
Le batterie venivano ciclicamente messe sotto carica sfruttando i pannelli solari, controllati attraverso un opportuno apparecchio di regolazione, forniti dal laboratorio Piramide del CNR. La resa in quota dei pannelli solari è ottima, per cui anche con condizioni atmosferiche avverse la ricarica delle batterie è garantita. Le medesime batterie venivano impiegate per il funzionamento dei due computer portatili Pentium al seguito dei ricercatori. Il gruppo di ricerca era inoltre dotato di 5 ricetrasmittenti, fornite dal laboratorio Piramide, che attraverso un ponte radio garantisce il costante contatto radio dei ricercatori con i campi sul ghiacciaio e con la Piramide stessa. Un telefono satellitare ha inoltre permesso frequenti contatti telefonici e via e.mail dei ricercatori con l’Italia, permettendo in questo modo di aggiornare il sito WEB della spedizione (www.rilevamento.it).
Figura 10: Stazione 1 (quota 4993 metri). Si osserva la struttura di
sostegno dell’antenna e i tiranti per mantenere stabile il ricevitore che
durante la spedizione del 1999 è rimasto attivo per tutti i 10 giorni di
permanenza dei ricevitori sul ghiacciaio.
Il gruppo di ricerca era inoltre dotato di una stazione totale Wild T1000 con distanziometro DI1000 e Dior 3002S per misure senza posizionamento del prisma riflettente sul punto collimato.
Per la gestione della connessione radio tra la stazione “master” e la stazione “rover” nelle misurazioni in RTK, si sono adottati tre radio modem SATEL 3ASxe (uno per ogni ricevitore) funzionanti ad una frequenza di 408.200 Mhz ed impiegando per la trasmissione del segnale le antenne omnidirezionali l/2 comunemente commercializzate con questi apparati di comunicazione. Prevedendo di potere avere difficoltà nel mantenimento del collegamento radio tra stazione “master” e la stazione mobile, nel giorno di acclimatamento presso il laboratorio Piramide si sono sperimentate alcune soluzioni operative che in alcune prove in Italia aveva fornito discreti risultati.
In primo luogo si è provato ad montare in corrispondenza della stazione Master, al posto della classica antenna omnidirezionale, un’antenna composta da due antenne a due elementi, agganciate ad un’asta verticale e disassate lungo la verticale di 60 cm, secondo le indicazioni della casa costruttrice. Inaspettatamente questa soluzione si è però rilevata fallimentare. In una situazione operativa come quella in cui ci si trova ad operare in Himalaya, un’antenna direzionale non riesce a sfruttare con efficacia gli effetti di riflessione del segnale sulle pareti rocciose che circondano il ghiacciaio. Se dunque l’uso dell’antenna omnidirezionale non può garantire con certezza la ricezione del segnale, permette però assai meglio dell’antenna direzionale di sfruttare le riflessioni casuali e dunque, globalmente, il risultato operativo è decisamente migliore. D’altro canto i circa 10 dB di guadagno garantiti dall’antenna direzionale (rispetto al guadagno nullo dell’antenna omnidirezionale), vengono facilmente persi in presenza di un ostacolo quale una morena o un ammasso detritico, che facilmente può causare la perdita di 15 – 30 dB di segnale. La soluzione ottimale rimarrebbe dunque quella di cercare di posizionare l’antenna “master” (e dunque anche l’antenna di trasmissione del segnale RTK) in una posizione il più possibile dominante. Tale scelta tecnica, in Himalaya è difficilmente attuabile, richiedendo infatti, per essere giornalmente realizzata, un notevole sforzo da parte degli operatori per il posizionamento e la manutenzione dell’apparato (in particolare in riferimento alla ricarica delle batterie).
La seconda soluzione che si è voluto verificare, non attuabile in Italia a causa dei limiti che la normativa fissa agli apparati di trasmissione del segnale, è stata quella di utilizzare un amplificatore di segnale presso la stazione “master”. Purtroppo anche questa soluzione ha evidenziato notevoli difficoltà tecniche per essere realizzata (a causa dell’elevato consumo di potenza di tale apparato che per questo richiede l’impiego di una batteria di notevoli dimensioni (12 A/h) mantenuta costantemente in carica attraverso un pannello solare dedicato), a fronte di non apprezzabili miglioramenti nella ricezione del segnale da parte della stazione “rover”.
Le soluzioni dunque verificate e sperimentate in Italia si sono purtroppo rivelate poco efficaci se applicate nella zona di nostro interesse in Himalaya. Ciò ha in effetti comportato, per la spedizione dell’anno 1998, di dovere spesso convivere con fastidiose cadute del segnale radio. Come risultato si è sempre cercato di posizionare la stazione “master” in prossimità della stazione “rover”, e in posizione il più possibile elevata.
4.2. LA SPEDIZIONE CHANGRI NUP GLACIER MONITORING EXPEDITION ‘99
La spedizione “Changri Nup Glacier Monitoring Expedition 99” ha continuato l’esperienza della spedizione del ’98. A dare la continuità alla spedizione è rimasto Giorgio Vassena, dell’Università di Brescia, accompagnato da due studenti in ingegneria della Facoltà di Ingegneria del Politecnico di Milano: Stefano Capitanio e Simone Radovan. All’organizzazione della spedizione ha collaborato, oltre all’Università di Brescia, anche la Facoltà di Ingegneria di Lecco del Politecnico di Milano e il Comitato Sportivo sempre del Politecnico di Milano. La spedizione si è mossa con gli strumenti messi a disposizione dal Polo di Lecco del Politecnico di Milano, costituiti da 2 ricevitori Trimble 4700 e 1 ricevitore Trimble 4000 ssi, sempre dotati di antenna microcentered L1/L2 con “ground plane”, dai supporti in alluminio porta antenna e dai controller Trimble TSC1. A questo riguardo è stato migliorato il dispositivo di aggancio della livella sferica all’asta di sostegno dell’antenna, migliorando anche la qualità della livella sferica stessa. In questo modo si è potuta garantire una migliore qualità del centramento dell’antenna sul punto di stazione. Si è inoltre deciso di evitare il trasporto in Nepal della stazione totale e dunque anche del treppiede metallico per la sua messa in stazione, in quanto si è verificato che tutte le operazioni effettuate l’anno precedente con la stazione totale potevano essere efficacemente eseguite con la strumentazione GPS.
Per ciò che riguarda gli accessori topografici, si è particolarmente curata la qualità dei connettori di alimentazione in bassa tensione degli strumenti (ricevitori GPS, computer portatili, telefono satellitare MOBIQ). Nella lista degli accessori che è stato necessario anche quest’anno trasportare dall’Italia, in quanto materiale non commercializzato in Nepal, sono presenti 12 batterie al piombo che a causa del notevole peso sono state fonte di notevoli costi e disagi nelle operazioni di trasporto via aereo e tramite portatori verso i campi di alta quota.
Per ciò che riguarda la problematica del collegamento radio tra la stazione “master” e la stazione “rover” quando si opera in modalità GPS – RTK, si è provveduto ad una soluzione tecnica innovativa, che si è dimostrata assai efficiente e che ora è adottata da diversi utilizzatori di questa metodologia operativa anche in Italia. Studiando approfonditamente le caratteristiche dei radio-modem SATEL diffusamente impiegati nella applicazioni GPS in RTK per trasmettere il segnale dalla stazione “rover” alla stazione “master”, si è individuata una classe di radio-modem (identificata dal codice 3ASd), dotata di uno schermo di visualizzazione a cristalli liquidi dei parametri di impostazione interni che, attraverso una coppia di tasti, ne permette la programmazione senza l’utilizzo di un cavo di programmazione via seriale comandato da computer. Se impostati nella funzione ripetitore, tali radio-modem sono in grado di memorizzare (grazie ad una sufficiente dimensione della memoria interna) l’intera stringa del segnale GPS in RTK (che può giungere al valore massimo di 4600 bit per una costellazione osservata di 9 satelliti) e dunque inviarla nuovamente nell’etere. In questo modo è possibile raddoppiare la portata di trasmissione del segnale, semplicemente posizionando in una posizione strategica (normalmente sulla sommità di una collina detritica o di una morena) una asta su cui viene posizionata l’antenna collegata al radio-modem opportunamente alimentato da una batteria in bassa tensione (vedi figura 11).
Figura 11: Spedizione 1999. Immagine del ponte radio attivo presso il
campo base. Si osserva in primo piano il radio-modem SATEL 3ASd, appoggiato
alla batteria e con a fianco l’antenna omnidirezionale. Sullo sfondo il monte
Pumori (7100 metri).
Tale soluzione operativa ha permesso di operare in RTK, per tutta l’estensione del ghiacciaio, senza incontrare alcun tipo di problema nella connessione radio tra stazione “master” e stazione “rover”. Solo nel caso in cui la stazione mobile si è dovuta muovere verso una quota superiore rispetto al ripetitore ed alla “master” di circa 150 metri e nel caso in cui la stazione mobile si è trovata nascosta da una collina detritica di circa 70 metri di altezza, si sono nuovamente riscontrati problemi di connessione radio.
Nella spedizione 1999 si è deciso di spostarsi lungo il ghiacciaio unicamente con i ricevitori Trimble 4700. Il ricevitore 4000 ssi è stato invece posizionato in modo permanente presso il vertice 1 in prossimità del laboratorio Piramide. In tale ricevitore è stata attivata la funzione Timer, in modo tale che automaticamente ogni giorno il ricevitore attivasse la misurazione statica alle 7 del mattino e la spegnesse alle 19.00 della sera. In questo modo si è potuto risparmiare spazio nella memoria interna del ricevitore, evitando la necessità di procedere al trasferimento dei dati registrati al computer, il che avrebbe richiesto il ritorno dal ghiacciaio di un operatore, il quale avrebbe in questo modo perso due giorni di lavoro in quota. Tale soluzione ha però richiesto di posizionare in corrispondenza del ricevitore un pannello solare che di giorno provvedesse alla ricarica della batteria di alimentazione dello strumento.
5.
–
LA CARTOGRAFIA DELLA ZONA
Come è stato detto in precedenza sono state rintracciate due mappe della zona di nostro interesse, editate rispettivamente nel 1957 e nel 1988. La mappa del 1957 è stata realizzata dall’ Austrian Alpenverein (che ne detiene i diritti), in collaborazione con i Proff. Erwin Schneider and Fritz Ebster dell’Università di Monaco (cattedra di fotogrammetria e di cartografia) e con la collaborazione di Peter Aufshneider, un ingegnere civile che ha trascorso diversi anni in Himalaya (amico di H.Harrer, si veda “7 anni in Tibet”). La mappa edita nel 1988 (proiezione UTM sull’ellissoide di Bessel), su dati aereorilevati nel 1984 è stata invece editata dalla National Geographic Society con la collaborazione del ETH di Zurigo e del Swiss Federal Office of Topography.
Figura 12: Rappresentazione del DTM del ghiacciaio Changri Nup. Vista da Ovest verso Est.
La mappa in scala 1:25.000 è stata rinvenuta grazie all’interessamento del dott. Manfred Stephani dell’Università di Monaco, mentre la cartografia della National Geographic Society è stata rintracciata e acquistata tramite una ricerca in Internet.
Purtroppo nella cartografia del 1988 la parte alta del ghiacciaio (cioè la parte terminale della parte bianca in direzione Ovest) risulta al di fuori dei limiti della mappa. L’unico supporto cartografico che documenta con completezza il ghiacciaio Changri Nup risulta dunque la mappa del 1957.
Le curve di livello di tale cartografia, intervallate con frequenza di 20 metri, sono state acquisite al computer attraverso un programma CAD al fine di stimare un DTM della zona per una valutazione, per quanto approssimativa, dell’entità della variazione di volume del ghiacciaio dal 1957 ad oggi. La figura 12 mostra una rappresentazione del DTM del del ghiacciaio, ottenuta interpolando i punti con cui sono state descritte le curve di livello della cartografia del 1957, tramite un algoritmo di collocazione. L’intervallo della griglia mostrata in figura è di 30 metri.
6.
–
LA VELOCITA’ DI SCORRIMENTO DEL GHIACCIAIO
Come è stato accennato in precedenza, uno degli obbiettivi delle spedizioni è consistito nella misurazione della velocità di scorrimento del ghiacciaio verso valle. A tale fine, durante la spedizione del 1998, sono stati posizionati lungo il ghiacciaio tre vertici materializzati su massi posti sulla superficie del ghiacciaio. Misurando lo spostamento di tali vertici nell’arco di un anno, è possibile valutare la velocità di scorrimento verso valle della massa di ghiaccio e detrito.
I punti, denominati V400, V700 e V600 sono stati posizionati come mostrato in figura 14. In particolare il vertice V700 è stato posto in corrispondenza dello spazio sabbioso posto nella parte centrale della lingua del ghiacciaio nero, a quota 5160 metri, che ha ospitato sia nel 1998 che nel 1999 il campo base della spedizione.
Figura 13: La rete di basi
misurate in modalità statica realizzate dalla spedizione del 1999
Figura 14: Posizione dei punti di misura della velocità di scorrimento del ghiacciaio.
La posizione dei vertici è stata misurata nel 1999 con collegamenti ridondanti, fornendo le coordinate riportate nella tabella 6, che mostra anche i corrispondenti scarti quadratici medi ottenuti dalla compensazione a minimi quadrati della rete di controllo.
Figura 15: Spedizione 1998. Stazionamento del ricevitore GPS in
corrispondenza del vertice V700 materializzato in corrispondenza di un masso
affiorante presso il campo base (Foto di Giorgio Vassena)
Rilevamento dell’anno 1998 |
|
Punto |
EST [m] |
NORD [m] |
H [m] |
Sqm EST [mm] |
Sqm NORD [mm] |
Sqm H [mm] |
|
V400 |
-278.279 |
1828.606 |
5161.988 |
6.8 |
10.9 |
20.9 |
|
V600 |
-3150.532 |
3255.914 |
5438.333 |
12.4 |
16.7 |
31.6 |
|
V700 |
-647.112 |
1767.973 |
5163.023 |
7.5 |
10.6 |
22.5 |
Rilevamento dell’anno 1999 |
|
Punto |
EST [m] |
NORD [m] |
H [m] |
Sqm EST [mm] |
Sqm NORD [mm] |
Sqm H [mm] |
|
V100 |
-2365.736 |
2484.377 |
5330.581 |
3.1 |
5.3 |
11.5 |
|
V200 |
-2652.435 |
2258.509 |
5301.037 |
7.0 |
6.8 |
20.0 |
|
V300 |
-2232.450 |
2751.643 |
5318.058 |
6.2 |
6.6 |
15.7 |
|
V400 |
-278.163 |
1828.110 |
5162.034 |
8.4 |
5.8 |
18.1 |
|
V500 |
-1462.203 |
2154.826 |
5231.107 |
4.8 |
5.5 |
15.3 |
|
V600 |
-3148.286 |
3250.879 |
5437.037 |
3.9 |
4.1 |
13.0 |
|
V700 |
-647.134 |
1767.976 |
5163.006 |
3.5 |
3.7 |
11.0 |
Scostamenti in coordinate nell’arco di un anno. 1999 – 1998 |
|
Nome punto |
DE (m) |
DN (m) |
DH (m) |
|
V400 |
+ 0.12 |
- 0.50 |
+ 0.05 |
|
V600 |
+ 2.25 |
- 5.03 |
- 1.30 |
|
V700 |
- 0.02 |
+ 0.00 |
- 0.02 |
La tabella 7 mostra l’entità degli spostamenti subiti nell’arco di un anno, dai vertici di controllo posti sul ghiacciaio. Il vertice posto al centro del ghiacciaio (V700) subisce uno spostamento la cui entità è dell’ordine di misura delle precisioni di misurazione e dunque non significativo. Il vertice posto alla quota inferiore mostra al contrario uno spostamento planimetrico non trascurabile, se pur di lieve entità, mentre altimetricamente risulta stabile. Notevole risulta inoltre lo spostamento del vertice V600, posto alla quota maggiore di ca. 5400 metri, dove il ghiacciaio mostra dunque ancora una certa vitalità.
A conclusione delle operazioni di misura, si è infine provveduto a collegare ai vertici della rete di inquadramento misurata nel 1998, e ora considerata fissa, quattro nuovi vertici di misura delle velocità denominati V100, V200, V300 e V500. Le future campagne di misurazione permetteranno dunque di ricavare un quadro ancora più completo della dinamica di scorrimento superficiale del ghiacciaio Changri Nup. La figura 13 mostra la rete di misure GPS in modalità statica effettuate dalla spedizione 1999. Il vertici V100, V200, V300, V600 risultano collegati ai vertici 1 e 8. I vertici V400, V500 e V700 risultano collegati ai vertici 1 e 4.
Figura 16: Spedizione 1999.
Il ricevitore GPS posizionato in corrispondenza del vertice V400.
(Foto di
Giorgio Vassena)
Figura 17: Spedizione 1999. Giorgio
Vassena impegnato nelle operazioni di materializzazione del chiodo di
riferimento sul vertice “di velocità” V300 posto nella parte medio-alta del
ghiacciaio.(Foto di Simone Radovan)
La possibilità di rintracciare nella campagna del 1999, cioè ad un anno di distanza dalla data di materializzazione dei vertici, i punti V400, V600 e V700 è stata garantita dall’impiego della modalità “cerca punto” del sistema GPS funzionante in RTK.
Figura 18: Il vertice V600 con posizionata l’asta di centramento e sostegno dell’antenna GPS (Foto di Stefano Capitanio)
A riguardo si ricorda che tale modalità richiede per una sua utilizzazione efficace, la ricezione contemporanea di 5 satelliti della costellazione GPS e l’utilizzo di antenne di ricezione del segnale GPS in doppia frequenza. Per poter realizzare la funzione di “ricerca punto” in modo efficace, è stato ovviamente necessario posizionare una antenna “master” in corrispondenza di un vertice della rete di inquadramento generale, le cui coordinate fossero state calcolate nel sistema WGS84 durante la campagna del 1998.
7.
–
LA MISURA DELLE SEZIONI DEL GHIACCIAIO E DELLA POSIZIONE DELLA FRONTE BIANCA
La spedizione “Changri Nup Glacier Monitoring Expedition ‘98” ha effettuato la misurazione di sei sezioni lungo sia la parte bianca che la parte nera del ghiacciaio. Le sezioni altimetriche non hanno ovviamente potuto seguire dei percorsi rettilinei, dovendosi adattare alla orografia del terreno. Il rilevamento è stato effettuato sempre in modalità RTK, in modo da permettere all’operatore mobile di verificare, attraverso il “controller” dello strumento, in tempo reale l’ordine di grandezza della precisione operativa. Lo scarto quadratico medio indicato dallo strumento è risultato spesso assai ottimistico, rispetto ai risultati di alcuni test empirici realizzati in Italia prima della partenza in fase di verifica della strumentazione. La modalità RTK ha semplificato inoltre enormemente le operazioni di elaborazione dati che, come già richiamato in precedenza, sono state sempre effettuate dai ricercatori la sera, a conclusione delle operazioni di misura della giornata nella angusta tenda d’alta quota a loro disposizione nel campo base o nel campo avanzato.
Per ultimo la modalità RTK permette di verificare in tempo reale lo stato d’avanzamento del lavoro, la direzione in cui si sta procedendo, fatto questo indispensabile quando ci si trova ad operare all’interno di cumuli detritici anche alti diverse decine di metri lungo la lingua nera del ghiacciaio. Si tenga infatti conto che pur essendo attorniati dalle cime più alte della terra, è spesso difficile, a causa delle dimensioni delle montagne di detrito, individuare dei riferimenti esterni al ghiacciaio e dunque comprendere la direzione lungo la quale ci si sta muovendo (fatto questo eventualmente risolvibile con una semplice bussola) ma in particolare se si sta seguendo la sezione corretta o si stanno introducendo traslazione laterali non desiderate.
Figura 19: Spedizione 1999. Stefano Capitanio durante le operazioni di “ricerca punto” in modalità RTK. (Foto di Giorgio Vassena)
Le sezioni così rilevate, sono state confrontate con la cartografia 1957 a scala 1:25000, per verificare l’entità dell’ablazione nel 42 anni trascorsi. Da immagini recuperate dal Prof. Giacomo Casartelli, che mostrano il ghiacciaio Khumbu fotografato dalla cima del Kala Pattar (cima posta tra l’Everest e lo Changri Nup), si può osservare come l’entità dello scioglimento del ghiacciaio ha raggiunto dagli anni ’50 ad oggi valori notevolissimi, dell’ordine di diverse decine di metri.
Un tale comportamento era dunque da aspettarsi anche per il ghiacciaio Changri Nup. Purtroppo il confronto tra le quote rilevate attraverso GPS-RTK e dunque con buone precisioni dell’ordine di pochi centimetri per i punti stazionati e di 20-30 centimetri per quelli misurati senza effettuare lo stazionamento, con l’altimetria ricavata attraverso la cartografia in scala 1:25000, mostra la presenza di spiccate incongruenze che sono ancora oggetto di analisi. Rimane alta la probabilità che le precisioni di misura delle curve di livello nella cartografia in questione non siano quelle proprie della scala della carta, considerate le enormi difficoltà operative che furono affrontate per la realizzazione nel 1957 di tale rappresentazione cartografica.
La misurazione in RTK è stata effettuata seguendo due procedure diversificate. La prima ha visto la registrazione in continuo, con densità di un punto ogni 5 metri, del movimento del ricercatore sul ghiacciaio. In questo modo si sono rilevati lungo i profili, in cui però oltre all’incertezza del posizionamento cinematico in tempo reale, si somma la non stabilità della quota strumentale causata dai movimenti dell’operatore che trasporta l’antenna GPS. La seconda procedura invece prevedeva lo stazionamento dell’antenna GPS su un punto a terra, con altezza strumentale nota e prevedendo una acquisizione del segnale per qualche decina di secondi. In tal modo le sezioni sono composte da punti utili alla definizione dei profili e utilizzabili per effettuare confronti con la cartografia esistente e punti misurati con maggiore accuratezza (ordine di 4-5 centimetri).
La spedizione del 1999 ha seguito i medesimi profili misurati dalla spedizione dell’anno precedente, andando a ricercare, grazie alla funzione di ricerca punto della modalità RTK, i punti stazionati dell’anno precedente. Questa operazione, che a livello operativo ha richiesto un notevolissimo sforzo agli operatori, costretti a trascorre circa 10 ore lungo le montagne detritiche del ghiacciaio nero, a quote comprese tra i 5200 e i 5600 metri, spesso anche in condizioni atmosferiche avverse (vedi figura 19), era tesa a verificare se, anche nella parte coperta da detrito, fossero presenti fenomeni di abbassamento del ghiacciaio e dunque di scioglimento dello stesso.
I risultati di questa indagine hanno mostrato una sostanziale stabilità altimetrica del ghiacciaio stesso. Al contrario non tutti i punti sono risultati raggiungibili in quanto crolli di creste sassose o l’estendersi dei laghi non hanno permesso lo stazionamento dell’antenna nel medesimo punto planimetrico misurato l’anno precedente.
Si è dunque deciso, nelle prossime campagne di misura, di desistere in tali misurazioni, che verrano nuovamente eseguito solo nell’anno 2002 a conclusione del piano triennale di misurazioni.
I dati RTK sono stati gestiti con il software di trattamento di dati GPS TSO (Trimble Survey Office).
8.
–
LA MISURA DELLA POSIZIONE DELLA FRONTE BIANCA
La spedizione 1998 ha effettuato misurazioni frontali sia con stazione totale (vedi figura 4) sia con rotella metrica a partire dai 4 vertici di riferimento CN1 – CN2 – CN3 – CN4 (i vertici CN sono costituiti da segni pitturati su rocce stabili a poche decine di metri dalla fronte stessa), sia con GPS.
La spedizione 1999 ha invece proceduto unicamente con misurazioni GPS, avendo però cura di misurare la posizione dei 4 vertici storici CN in modo da poter ricostruire la continuità storica delle misurazioni dal 1994 ad oggi.
Si è inoltre provveduto a segnare nuovamente con vernice i segni del vertici CN, che oramai risultavano particolarmente sbiaditi.
Figura 20: Spedizione 1999. Stefano Capitanio e
Simone Radovan durante le operazioni di misura in RTK della posizione dei
vertici CN (Foto di Giorgio Vassena)
Figura 21: Spedizione 1998.
Matteo Sgrenzaroli misura la posizione della fronte bianca. Si nota sulla
destra il cumulo di detriti facente parte del settore di ghiacciaio nero
proveniente da nord. Si osserva un piccolo ma netto distacco tra la fronte
“bianca” e la morena detritica del ghiacciaio nero.
9.
–
LA LOGISTICA SUL GHIACCIAIO
Le spedizioni hanno sfruttato come base logistica il laboratorio Piramide del progetto Ev-K2-CNR. A titolo di esempio i ricercatori, durante la permanenza sul ghiacciaio, sono sempre rimasti in contatto radio con la guida alpina Giampietro Verza, responsabile operativo del laboratorio. Il laboratorio ha anche fornito i pannelli solari indispensabili per la ricarica delle batterie di alimentazione di tutta la strumentazione utilizzata.
La spedizione 1998 ha organizzato tre campi operativi. Il primo, denominato campo base, alla quota di 5150 metri sulla parte mediana del ghiacciaio nero, è stato impiegato durante le operazioni di rilevamento della parte bassa e mediana del ghiacciaio.
Tale campo, composto da 5 tende è sempre stato attivo e abitato dallo sherpa e dai portatori che non hanno mai pernottato nei campi avanzati. Inizialmente è stato posizionato un campo avanzato alla quota di 5500 metri, in posizione dominante il ghiacciaio. Tale campo, posto in prossimità del vertice di stazione 6, si è presto rilevato una scelta sbagliata, in quanto, pur essendo in posizione dominante sul ghiacciaio (posizione questa ottimale per il posizionamento di una antenna “master” in corrispondenza del vertice 6) richiedeva ai ricercatori ogni sera, a conclusione della giornata di lavoro sul ghaicciaio, di effettuare una salita di circa 150 metri, carichi di strumenti e senza portatori di supporto, per tornare alla tenda d’alta quota del campo.
Dopo 3 giorni il campo è stato dunque spostato alla quota di 5300 metri, in prossimità della fronte bianca del ghiacciaio e del vertice di stazione 8.
La spedizione del 1999 ha dunque seguito l’esperienza maturata l’anno precedente è ha posizionato due soli campi, nelle medesime posizioni in cui erano stati posizionati l’anno precedente il campo base e il secondo campo avanzato.
Figura 22: Spedizione 1999. Il campo base della
spedizione dominato dal Monte Pumori (Foto di Stefano Capitanio)
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UNA VISTA DI INSIEME DEL GHIACCIAIO
Il 9 ottobre 1999, Stefano Capitanio, Simone Radovan e Giorgio Vassena, seguendo le indicazioni di Gaetano Carcano, che l’hanno precedente aveva conquistato la vetta in solitaria, si sono recati sulla Cima Pampuri (5960 metri di quota), che domina il ghiacciaio Changri Nup. L’obiettivo era quello di portare sulla sommità del picco, ottimamente osservabile dalle cartografie in nostro possesso, un ricevitore GPS in modo da permettere, almeno in maniera approssimativa, il trasporto delle coordinate dal sistema cartesiano locale al sistema cartografico. Ulteriore scopo della scalata era quello di acquisire delle immagini dall’alto del ghiacciaio.
Purtroppo la grande quantità di neve instabile, trovata a poche decine di metri dalla cima non ne ha permesso il raggiungimento. Il ricevitore GPS era stato in precedenza già lasciato in posizione sicura lungo il percorso di salita, quando ci si era dovuti scostare dalla via normale di salita, in quanto quest’ultima era inagibile per l’eccessiva quantità di neve, a causa della neve, e procedere con una facile ma faticosa scalata in quota.
Figura 23: Spedizione 1999. La vista del ghiacciaio da quota 5900 metri.
La scalata ha comunque permesso di acquisire le prime immagini del ghiacciaio Changri Nup, evidenziando i settori che il ghiacciaio è composto da : una parte alimentata da valanghe di accumulo (figura 23 a destra), una parte centrale di forma triangolare, addossata alla parte bianca, oramai libera dai ghiacci (denominata da Giacomo Casartelli Changri Nup Garden) e una parte centrale occupata dalla ancora potente lingua di ghiaccio coperto da detrito.
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CONCLUSIONI
La ricerca qui descritta, che avrà una continuazione con un programma triennale di ricerche tra il 2000 e il 2002, mostra come le tecniche moderne di rilevamento GPS permettano di ottenere risultati in grado di aumentare il livello di conoscenze su fenomeni ancora in gran parte sconosciuti e poco studiati. L’applicazione della strumentazione in ambiente limite stimola anche la ricerca di nuove soluzioni tecnologiche, che poi possono avere anche interessanti ricadute nelle applicazioni di ogni giorno. Le ricerche ora si svilupperanno in diverse direzioni. In primo luogo si intende verificare la possibilità di realizzare una rete di radio-modem, sempre funzionanti in bassa tensione, in grado di trasmettere il segnale RTK per tutta l’estensione del ghiacciaio. Questa possibilità dovrebbe venire garantita da un software della società SATEL che permette di programmare una rete di radio modem del tipo SATEL 3AD, in modo da utilizzare contemporaneamente più di un solo ripetitore.
Infatti il limite maggiore della soluzione tecnica applicata durante la spedizione 1999, consistente nell’utilizzo dei radio modem in modalità ripetitore, è stata data dall’impossibilità di utilizzare più di un radio modem in modalità ripetitore. Allo stato attuale infatti, il segnale emesso da un ripetitori viene acquisito dall’altro apparato, creando dei disturbi che impediscono l’impiego del segnale.
Le spedizioni future permetteranno inoltre di approfondire ulteriormente le conoscenze sul ghiacciaio Changri Nup, sempre più familiare ai rilevatori e ai glaciologici che lo studiano.
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RINGRAZIAMENTI
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