Il fenomeno delle maree

La marea è un moto periodico di ampie masse d'acqua (oceani, mari e grandissimi laghi) che si innalzano (flusso, alta marea) e abbassano (riflusso, bassa marea) anche di 10-15 metri con frequenza giornaliera o frazione di giorno (solitamente circa ogni sei ore, un quarto di giorno terrestre) dovuto alla combinazione di due fattori:

• l'attrazione gravitazionale esercitata sulla Terra dagli altri corpi celesti del sistema solare: tra questi è nettamente predominante l'attrazione della Luna (a causa della sua distanza dalla Terra molto minore di quella di tutti gli altri corpi), secondaria quella del Sole, trascurabile quella degli altri pianeti.

• la forza centrifuga dovuta alla rotazione del sistema Terra-Luna intorno al proprio centro di massa.

Ampiezza (detta altezza dell'onda di marea, eguale al dislivello tra bassa e alta marea), frequenza e orario delle maree sono legati ai suddetti fenomeni astronomici e da numerosi aspetti morfologici (superficie della massa d'acqua, forma della costa, differenza di profondità dei fondali). Le maree hanno effetto anche sul livello dei fiumi che sfociano nel mare. Le stesse forze e gli stessi principi che regolano le maree dei corpi liquidi, agiscono pure sui corpi solidi, in particolare è stata documentata la deformazione della crosta terrestre.

Diversi motivi fanno sì che alcuni litorali dello stesso mare o oceano non conoscono maree di rilievo mentre su altri litorali anche prossimi le maree possono avere ampiezza di molto superiore a dieci metri.

Solitamente le maree hanno una frequenza legata al paesaggio. Fenomeni simili alle "onde statiche" (la marea può essere considerata una onda estesa, detta onda di marea, di lunghezza eguale alla semicirconferenza terrestre e periodo di 12 h 25 min) fanno sì che in alcune zone costiere oceaniche non vi sia alcuna marea (per esempio in alcuni mari dell'Europa settentrionale). Mentre solitamente gli orari delle maree variano di giorno in giorno (come la variazione dell'orario della luna) esistono posti (per esempio nell'oceano Pacifico) nei quali le maree avvengono sempre negli stessi orari.

Su coste oceaniche basse e debolmente inclinate, come quelle delle aree continentali cratoniche e quelle prospicienti pianure alluvionali, l'effetto della marea porta alla sommersione e all'emersione ciclica di vaste superfici di territorio e dà luogo alla formazione di piane di marea, ambienti sedimentari caratterizzati dal trasporto di sedimento sia verso terra che verso mare e conseguentemente da strutture sedimentarie bidirezionali. Esempi tipici sono la costa franco-olandese in Europa e quella canadese. Questi ambienti sono però diffusi su tutte le aree costiere oceaniche.

L'ampiezza effettiva del livello del mare dipende inoltre da fenomeni meteorologici per nulla legati alle maree, ma che ne esaltano gli effetti. In particolare si tratta degli effetti del vento (soffiando verso la costa innalza il livello del mare sui litorali, soffiando verso il largo abbassa il livello presso i litorali) nonché di differenziali di pressione atmosferica tra il mare aperto e la zona costiera.

Il fenomeno della risonanza della marea, molto bene documentato nella Baia di Fundy, è dovuto al fatto che l'onda di marea viene riflessa dalla costa di una baia e incontra la successiva onda di marea che arriva dall'oceano. In tal modo le due onde si sommano formando delle ampiezze di marea particolarmente forti. Il caso opposto avviene quando l'onda di marea riflessa incontra l'onda di marea sfasata (il massimo di marea incontra il minimo di marea o viceversa) rendendo minime le variazione del livello del mare.

La marea astronomica

La marea astronomico è causata dall’attrazione gravitazionale che i corpi celesti, principalmente Luna e Sole, esercitano sulla massa d’acqua. È calcolabile con elevata precisione e con anticipo anche di molti anni. A Venezia la marea astronomica descrive una curva di tipo prevalentemente semidiurno, con due massimi e due minimi nelle 24 ore. Durante le fasi di luna nuova e di luna piena gli effetti del sole e della luna si sommano, determinando le massime oscillazioni di marea. Nei periodi di primo e ultimo quarto, invece, la marea è meno ampia e meno regolare (quadratura) e possono esservi giorni con un solo minimo e un solo massimo.

Origine delle maree

La Luna esercita infatti una forza di attrazione sulla terra che maggiormente si ripercuote sulla massa liquida perché questa, a differenza di quella solida, è più soggetta elle deformazioni.

Ad incrementare il fenomeno concorre anche il sole con la sua forza di attrazione che comunque agisce in misura minore di quella lunare, infatti, anche se più grande, la nostra stella dista dalla terra 400 volte della luna, con la conseguenza che il nostro satellite farà sentire la sua influenza 2,2 volte di più.

Il risultato di queste forze mareali sarà allora un’oscillazione della massa liquida che provocherà in ogni istante un rigonfiamento del livello delle acque che si rifletterà anche nella parte opposta della terra per cause che vedremo. Viceversa in altri due punti,diametralmente opposti, avremo due abbassamenti. Sono i cosiddetti fenomeni di alta e bassa marea che nell’ambito di un giorno lunare, 24 ore e 50 minuti, si verificheranno nello stesso luogo con una periodicità di 12 ore e 25 minuti ed un intervallo fra uno e l’altro 6 ore 12 minuti e 30 secondi circa.

Oltre alla forza di gravitazione universale in questo fenomeno entra in gioco anche un’altra forza, quella centrifuga. Infatti la terra e la luna, legati da reciproca attrazione, costituiscono un unico sistema che ruota attorno ad un baricentro collocato a circa 4800 km dal centro della terra in direzione della luna, con il risultato che la massa delle acque che si trovano dalla parte opposta della luna si gonfia appunto per la forza centrifuga derivante dalla rotazione del sistema.

I livelli d’innalzamento delle acqua si fanno si fanno sentire particolarmente vicino le coste e possono raggiungere anche i 15 metri, mentre in mare aperti o in mari chiusi come l’Adriatico, toccano il metro di altezza.

C’è da dire infine che oltre ad agire sulla massa liquida questo fenomeno influenza anche il moto di rotazione della terra. Infatti la luna trascinando con se le acque, agisce come un freno sul nostro pianeta, con il risultato di farne rallentare il periodo di rotazione, e dunque la durata del giorno, che va crescendo sempre più anche se in maniera impercettibile.

Classificazione delle maree

Le maree comunque possono essere distinte in:

• Lunari – quando l’innalzamento delle acque si verifica in direzione della luna;

• Antilunari – quelle che si creano nella direzione opposta;

• Equinoziali o vive – nei periodi di luna piena o nuova e perciò quando all’allineamento si aggiunge anche il sole;

• Quadrature o morte – al primo o all’ultimo quarto è perciò quando il nostro pianeta ed i due astri maggiori formano un angolo di 90°

Il contributo meteorologico

Ad alterare la regolarità della marea astronomica in modo a volte notevole, intervengono fattori meteorologici e tra essi soprattutto il vento e la pressione. Nel caso del mare adriatico, bacino lungo e stretto, chiuso nel lato superiore e aperto in quello inferiore, un forte vento soffiante da sud-est (scirocco), lungo l’asse longitudinale, produce un accumulo di acqua verso l’estremità chiusa. Il fenomeno viene favorito dalla lunga zona d’azione disponibile per il vento ed è ulteriormente amplificato a causa dei bassi fondali della parte settentrionale dell’Adriatico. Il contributo dovuto al vento può superare anche il metro e provocare da solo fenomeni di inondazione.

Effetti delle maree sui fiumi

L'onda di marea non si arresta alla foce dei fiumi ma li risale. L'ampiezza può crescere quando il fiume si restringe e viene attenuata in presenza di bassi fondali o fiumi stretti per via dell'attrito tra acqua e fondali e rive. Non sono rari effetti legati al fenomeno della risonanza dell'onda di marea. In presenza di forti maree, basse pendenze di ampi fiumi, l'onda di marea può manifestarsi anche a più di cento chilometri dalla foce. Gli orari delle maree fluviali sono molto sfasati rispetto all'orario della marea che le generano. Ciò dipende dalla velocità di propagazione dell'onda di marea, la quale velocità è a sua volta legata alla profondità e larghezza del fiume. Ad esempio questo fenomeno è ricorrente in Francia, nel dipartimento della Gironda, sui fiumi Dordogna e Garonna, dove il fenomeno è noto con il nome di Mascaret. Tale fenomeno è estremamente evidente in Cina sul fiume Qian Tang Jiang nei pressi da Hangzhou dove l'ondata di risalita può raggiungere ragguardevoli dimensioni (sono state registrate onde fino a 9 metri) in tale regione il fenomeno è particolarmente intenso tra Agosto ed Ottobre ed attira migliaia di turisti, purtroppo data l'incontrollabilità del fenomeno ogni anno si registrano diversi decessi.

Effetti delle maree sulle economie locali

La presenza di forti maree può influenzare le attività dell'uomo. Se da un lato minaccia nel lungo periodo l'esistenza di intere città (caso esemplare: Venezia), dall'altro permette attività economiche particolari, come la raccolta di molluschi sui banchi di sabbia lasciati liberi dalle acque (da qui la forte produzione, adesso industriale, di ostriche, mitili e capesante sulle coste bretoni).

Già secoli or sono, in Bretagna si sfruttava la marea per mettere in moto mulini. Tali mulini vennero in seguito dismessi, ma lo stesso principio viene oggi applicato per la produzione di energia elettrica tramite sbarramenti dove il movimento delle maree fa girare le turbine.

Dove la marea assume proporzioni apprezzabili (almeno 2 m) è possibile usare il variare del livello del mare per improvvisare un bacino di carenaggio di fortuna: se l'imbarcazione ha una chiglia sufficientemente robusta e della forma adatta si può lasciar spiaggiare la barca sulla spiaggia per effettuare pulizia e riparazioni, in attesa che l'alta marea successiva riporti lo scafo in condizioni di galleggiamento.

Il caso particolare della Laguna Veneta

Venezia: la fondamenta di San Giobbe allagata. La particolare conformazione della laguna di Venezia e gli effetti della subsidenza, combinati alla particolare configurazione urbana dei centri della laguna, rendono particolarmente vistoso il fenomeno dell'acqua alta.

Sul litorale veneto, oltre alle suddette concause, producono effetti negativi sul deflusso delle acque anche i venti di bora, i quali, spirando dai quadranti nord-nordorientali, rallentano lo scarico idraulico delle lagune e dei fiumi. In particolare, nella Laguna Veneta, la bora, spirando attraverso le bocche di porto, può impedire al mare di ricevere l'onda di ritorno di marea, incrementando gli effetti del picco successivo.

A questo si aggiungono le conseguenze della realizzazione della zona industriale di Porto Marghera, la quale ha ulteriormente aggravato il fenomeno dell'acqua alta per diversi motivi: innanzitutto la maggior parte della zona industriale è stata ricavata bonificando vaste estensioni di laguna, precedentemente occupate da barene, ovvero da isolotti che sporgendo appena dall'acqua venivano allagati in caso di alta marea agendo da vaso di espansione e limitando l'escursione della stessa. In secondo luogo per permettere alle petroliere di raggiungere le banchine di scarico è stato scavato un profondo canale, il Canale dei Petroli, che parte dalla bocca di porto di Malamocco e raggiunge la terraferma. Quest'opera ha ingrandito considerevolmente la sezione della bocca di porto aumentando di conseguenza la quantità di acqua che entra in laguna.

Tuttavia Porto Marghera non è stato l'unico intervento umano che ha contribuito a variare l'ampiezza media di marea. Tra i più rilevanti sono da citare[: la costruzione del Ponte Ferroviario (1841-1846), l'estromissione dal bacino di Chioggia del fiume Brenta e la conseguente bonificazione di 2363 ettari di zone barenicole; la costruzione delle dighe foranee (Porto di Malamocco, 1820-1872; Porto di S. Nicolò, 1884-1897; Porto di Chioggia, 1911-1933); la costruzione del Ponte della Libertà (1931-1933); la creazione della Riva dei Sette Martiri (1936-1941); la realizzazione dell'isola artificiale del Tronchetto (superficie 17 ettari, 1957-1961) e il raddoppio del ponte ferroviario (1977).

Vi sono infine altre cause naturali: la subsidenza, ossia lo sprofondamento naturale del terreno, accentuato significativamente dall'intenso emungimento delle acque di falda effettuato in passato per alimentare il polo industriale di Porto Marghera, e l'eustatismo, ovvero l'innalzamento del livello del mare, anch'esso accentuato negli ultimi anni dal riscaldamento globale del pianeta. Entrambi i fenomeni hanno reso la costa maggiormente vulnerabile alla marea.

Il centro previsioni e segnalazioni maree di Venezia calcola[12] in 23 cm la perdita totale di quota altimetrica della città dal 1897 (anno di definizione dello zero altimetrico), scomponibile nei seguenti contributi:

• cause naturali, +12 cm (9 di eustatismo e 3 di subsidenza)

• cause antropiche, +13 cm (subsidenza)

• recupero elastico, -2 cm.

Progetto MOSE

Il MO.S.E. (acronimo di MOdulo Sperimentale Elettromeccanico) è un'opera, in corso di realizzazione, consistente in un sistema integrato di opere di difesa costituito da schiere di paratoie mobili a scomparsa in grado di isolare la laguna di Venezia dal Mare Adriatico durante gli eventi di alta marea superiori ad una quota concordata (110 cm) e fino ad un massimo di 3 metri. Queste opere, insieme ad altre complementari come il rafforzamento dei litorali, il rialzo di rive e pavimentazioni e la riqualificazione della laguna, dovrebbero provvedere alla difesa della città di Venezia da eventi estremi come le alluvioni e dal degrado morfologico, per il quale la laguna sta progressivamente cedendo al mare ed il livello del suolo si sta abbassando. L'opera è stata avviata nel 2003 alle tre bocche di porto del Lido, di Malamocco e di Chioggia, i varchi che collegano la laguna con il mare ed attraverso i quali si svolge il flusso ed il riflusso della marea.