Glacier instability and glof risk: a geomorphological analysis of the Grand Croux Lake in the Aosta Valley

This thesis analyses the evolution and dynamics of the Grand Croux Glacier and proglacial lake, located within the Gran Paradiso National Park in the Aosta Valley. The investigation is developed through the application of advanced photogrammetric and territory surveying techniques, based on the use of high-resolution orthophotos obtained via helicopter flights. The main objective of this work is twofold: on the one hand, to validate the methodological efficacy of helicopter surveys for the high-precision reconstruction of surface geometry in high-altitude environments; on the other hand, to thoroughly assess the flood risk from overflow or collapse (GLOF - Glacial Lake Outburst Flood) associated with the glacial lake, evaluating the variations in volumes, areas, and characteristics of the glacier over a 15-year time span. The study area was already affected by a sudden drainage event, which triggered a drastic morphological change in both the lake basin and the surrounding glacier, reaching a current configuration of total absence of the lake, also thanks to human intervention. Using the Agisoft Metashape software, two image datasets were compared: one dating back to 2008, when the lake was present, and the second to 2023, when the basin was instead drained. The methodology involved image orientation through the integration of Ground Control Points (GCP) derived from technical cartography, followed by the generation of a dense point cloud, a high-resolution Digital Elevation Model (DEM), and an orthomosaic. Subsequently, using QGIS, the digital elevation models and georeferenced orthomosaics were subjected to advanced geoprocessing for the calculation of elevation difference models (DoD) and the extraction of detailed altimetric profiles. This analysis allowed for the quantification of areal variations with high precision, tracking the net retreat of the glacial perimeters and the topographic evolution of the proglacial basin between 2008 and 2023. The results highlight a marked areal contraction of the glacier and a generalized surface lowering, accompanied by massive drainage and debris redeposition dynamics in the sector previously occupied by the lake. In conclusion, the methodological integration between helicopter photogrammetry and GIS demonstrates high reliability in the quantitative monitoring glacier retreat and morphological changes in high-risk alpine environments.

Questa tesi si analizza l’evoluzione e le dinamiche del ghiacciaio Grand Croux e del suo lago proglaciale, situati all'interno del Parco Nazionale del Gran Paradiso, in Valle d'Aosta. L'indagine si sviluppa attraverso l'applicazione di avanzate tecniche di rilevamento fotogrammetrico, basate sull'impiego di ortofoto ad alta risoluzione ottenute mediante sorvoli eliportati. L'obiettivo principale di questo lavoro è duplice: da un lato, validare l'efficacia metodologica dei rilievi da elicottero per la ricostruzione di precisione della geometria superficiale in ambienti d'alta quota; dall'altro, analizzare in modo approfondito il rischio di inondazione da tracimazione o collasso (GLOF - Glacial Lake Outburst Flood) associato al lago glaciale, valutando le variazioni di volumi, aree e caratteristiche del corpo glaciale in un arco temporale di 15 anni. La zona presa in esame è infatti già stata storicamente interessata da un evento di svuotamento improvviso, che ha innescato un drastico mutamento morfologico sia del bacino lacustre sia del ghiacciaio circostante, giunto oggi a una configurazione in cui il lago risulta di fatto non più esistente, anche grazie a contromisure artificiali. Utilizzando il software Agisoft Metashape, due dataset di immagini sono stati confrontati: uno, risalente all’anno 2008, in cui il lago era presente, e il secondo al 2023, in cui invece il bacino era ormai svuotato. La metodologia ha previsto l’orientamento delle immagini tramite l’integrazione di Punti di Controllo a Terra (GCP) derivati dalla cartografia tecnica, seguita dalla generazione di una nuvola di punti densa, di un Modello Digitale di Elevazione (DEM) ad alta risoluzione e di un ortomosaico. Di seguito, utilizzando QGIS, i modelli digitali di elevazione e gli ortomosaici georeferenziati sono stati sottoposti a geoprocessing avanzato per il calcolo dei modelli di differenza altimetrica (DoD) e l'estrazione di profili altimetrici di dettaglio. Tale analisi ha permesso di quantificare con elevata precisione le variazioni areali, tracciando il netto ritiro netto dei perimetri glaciali e l'evoluzione topografica del bacino proglaciale tra il 2008 e il 2023. I risultati evidenziano una marcata contrazione areale del ghiacciaio e un abbassamento generalizzato della superficie, accompagnati da imponenti dinamiche di svuotamento e risedimentazione detritica nel settore occupato in precedenza dal lago. In conclusione, l'integrazione metodologica tra fotogrammetria da rilievo eliportato e GIS dimostra un'elevata affidabilità nel monitoraggio quantitativo del ritiro glaciale e delle variazioni morfologiche in ambienti alpini ad alto rischio.