• beach morphology
• coastal erosion
• coastal flood hazard maps
• erosione costiera
• mappe di pericolosità da inondazione costiera
• morfologia della spiaggia

Nel corso degli anni il litorale pisano ha mostrato gravi criticità, caratterizzate da elevati tassi di arretramento della linea di riva, erosione del sistema dunale e perdita di habitat naturali (Bini et al., 2008; Casarosa 2016; Cipriani et al., 2010).
L’attività di questa tesi ha riguardato lo studio dell’evoluzione morfologica della spiaggia emersa e sommersa in aree campione del litorale pisano a nord della foce dell’Arno, utilizzando dati ad alta risoluzione derivanti da rilievi fotogrammetrici eseguiti con drone e rilievi batimetrici single beam echo sounder e multi beam echo sounder.
In particolare, i confronti sono stati eseguiti in tre aree, denominate Area 1, Area 2 e Area Grande, che corrispondono, rispettivamente, alla zona delle Lame della Gelosia, alla zona a nord della foce del fiume Morto Nuovo e all’area compresa tra la bocca d’Arno e il limite settentrionale dell’Area 2. La scelta delle aree, e la loro delimitazione, è stata dettata dalle particolari criticità erosive registrate negli ultimi decenni e dalla copertura areale dei dati disponibili.
L’attività di tesi ha incluso, inoltre, l’esecuzione di un rilievo fotogrammetrico con drone, dotato di sistema di posizionamento GPS-RTK, effettuato il 10 giugno 2024 per le Aree 1 e 2.
Le analisi si sono concentrate sugli intervalli temporali 2017-2020 per tutte le aree e 2020-2024 per le Aree 1 e 2. È stato inoltre valutato l’impatto dell’evento di mareggiata del 3 novembre 2023 sull’Area 2, mediante il confronto di dati pre e post evento. Nelle analisi effettuate tra il 2017 e il 2020, la diversa copertura spaziale dei dati ha limitato le osservazioni all'interno delle aree, creando un'eterogeneità spaziale negli aspetti analizzati, come la variazione del volume della spiaggia emersa e sommersa e l'evoluzione della linea di riva. Tuttavia, i risultati ottenuti hanno permesso di ampliare le conoscenze sull’evoluzione recente di queste aree e sui fenomeni erosivi in atto, che sembrano seguire i trend registrati negli ultimi decenni (Bini et al., 2008; Casarosa 2016).
In particolare, nella zona delle Lame della Gelosia sono stati registrati arretramenti delle linea di riva, accompagnati da erosione del sistema dunale, ed eventi di overwash, che hanno portato alla deposizione di sedimento nelle zone altimetricamente depresse retrostanti alla spiaggia.
Al Gombo si sono verificati arretramenti e approfondimenti del tratto a nord dei salienti, con accentuazione del fenomeno di downdrift erosion, mentre a sud della foce del fiume Morto Nuovo la linea di riva è rimasta stabile, con la spiaggia sommersa che in questo settore registra un bilancio volumetrico positivo.
Significativi arretramenti si sono verificati anche a nord della foce del fiume Morto Nuovo, dove lo spostamento della linea di riva ha coinciso con quello del fronte dunale, con tassi di arretramento medio che raggiungono i 5 m/anno. In questa zona, tra gli effetti della mareggiata del 3 novembre 2023, si è osservato il completo smantellamento della duna nel tratto situato alle spalle dell’argine di foce, in destra idraulica del fiume Morto Nuovo. Questo processo ha portato all’eliminazione dell’ostacolo naturale che separava il mare dal corso d’acqua, creando il rischio che si verifichino criticità nel deflusso idrico alla foce in caso di eventi di mareggiata con valori di ru-up in grado di superare la quota dell’argine.
La tesi, oltre a fornire nuove conoscenze scientifiche sull’evoluzione morfologica delle aree analizzate, fondamentali per comprendere le dinamiche del litorale e per la gestione e la pianificazione di queste zone, si propone di dare un contributo alle conoscenze per lo sviluppo delle mappe di pericolosità da inondazione costiera, mettendo in evidenza come la tipologia di dati trattata possa essere di supporto alle Autorità di Bacino Distrettuali nella redazione di tali mappe.
In particolare la tesi evidenzia come questi dati rappresentino un importante strumento per l’implementazione delle mappe di pericolosità in aree selezionate, in cui sono presenti criticità erosive e/o una elevata vulnerabilità ai fenomeni di ingressione marina.



Abstract

Over the years, the Pisa coastline has shown severe issues, characterized by high rates of shoreline retreat, dune erosion, and loss of natural habitats (Bini et al., 2008; Casarosa 2016; Cipriani et al., 2010).
This thesis focused on studying the morphological evolution of the emerged and submerged beach in sample areas of the Pisa coastline north of the Arno River mouth, using high-resolution data from photogrammetric surveys conducted with a drone and bathymetric surveys with single-beam and multi-beam echo sounders technology.
In particular, comparisons were conducted in three areas, named Area 1, Area 2, and Area Grande, corresponding to the Lame della Gelosia area, the area north of the Morto Nuovo river mouth, and the area between the Arno mouth and the northern boundary of Area 2. The choice and the delimitation of these areas were driven by the specific erosion issues recorded in recent decades and the areal coverage of the available data.
A photogrammetric survey, with a drone equipped with a GPS-RTK positioning system, was also carried out on June 10, 2024, for Areas 1 and 2.
The analyses focused on the time intervals 2017-2020 for all areas and 2020-2024 for Areas 1 and 2. Additionally, the impact of the storm event called Ciaran (03/11/2023), on Area 2 was assessed by comparing pre- and post-event data. In the analyses conducted between 2017 and 2020, the varying spatial coverage of the data limited observations within the areas, creating spatial heterogeneity in aspects analyzed, such as the variation in volume of the emerged and submerged beach and shoreline evolution. However, the results obtained allowed for an expansion of knowledge on the recent evolution of these areas and ongoing erosion phenomena, which seem to follow the trends observed in recent decades (Bini et al., 2008; Casarosa 2016).
In particular, in the Lame della Gelosia area, shoreline retreats were recorded, accompanied by dune system erosion and overwash events, leading to sediment deposition in low-lying areas behind the beach.
At Gombo, retreats and deepening occurred in the stretch north of the salients, with an increase in downdrift erosion, while south of the Morto Nuovo river mouth, the shoreline remained stable, with a positive volume balance recorded in this sector’s submerged beach.
Significant retreats also occurred north of the Morto Nuovo river mouth, where shoreline retreat coincided with dune front retreat, with average retreat rates reaching 5 m/year. In this area, among the effects of the November 3, 2023, storm surge, was the complete dismantling of the dune located behind the river mouth embankment on the right hydraulic side of the Morto Nuovo river. This process removed the natural barrier that separated the sea from the watercourse, creating a risk of drainage issues at the river mouth during storm surge events with run-up values capable of exceeding the embankment elevation.
In addition to providing new scientific insights into the morphological evolution of the analyzed area, essential for understanding coastal dynamics and for managing and planning these areas, the thesis aims to contribute knowledge for the development of coastal flood hazard maps, highlighting how the type of data used can support the Autorità di Bacino Distrettuali in drafting these maps.
In particular, the thesis highlights how these data represent an important tool for the implementation of hazard maps in selected areas, where there are erosive issues and/or a high vulnerability to marine flooding phenomena.