Affinamento di un sotto-modello idraulico per la stima dei flussi di nutrienti durante i cicli tidali nelle barene della laguna di Venezia

The Venice Lagoon is characterized by a complex coexistence between a remarkably beautiful and rich ecosystem, numerous elements of historical and cultural significance, and a strong component related to human activities. However, this delicate balance is threatened by multiple factors. Among these: progressive erosion, the phenomenon of eustatism, and other anthropogenic pressures. These agents significantly affect the structure and functionality of the lagoon ecosystem, thus putting the long-term stability of this environment into question. The salt marsh system represents one of the most vulnerable and characteristic habitats of the Venice Lagoon ecosystem, providing a range of important ecosystem services. These services include the regulation of nutrient cycles, coastal protection from erosion and storm surges, as well as supporting fishing activities. Moreover, salt marshes are among the environments with the highest rates of carbon sequestration. Therefore, mathematical modeling of the biochemical processes in these areas is crucial to clearly understanding their impact on nutrient balance, and consequently, on the lagoon’s ecology, as well as to identifying the most effective interventions for their protection. This study aims to refine the nutrient mass balance modeling during tidal cycles, based on a CSTR (Continuous-flow Stirred-Tank Reactor) approach, previously developed for certain salt marshes in the Venice Lagoon, through the improvement of a hydraulic sub-model. This is achieved by refining the empirical relationship between water height and wet surface area through detailed topographic surveys of the study areas and direct and indirect calibration of the models obtained. This study contributes to clarifying the best way to model the hydraulic and biogeochemical dynamics related to tidal cycles for the salt marsh surfaces and highlights the fundamental and complex role that salt marsh morphology plays in these processes.

La Laguna di Venezia è caratterizzata da una complessa coesistenza fra un ecosistema di notevole bellezza e ricchezza, numerosi elementi di interesse storico-culturale e una forte componente legata ad attività antropiche. Tuttavia, questo delicato equilibrio è minacciato da molteplici fattori. Tra questi: l'erosione progressiva, il fenomeno dell'eustatismo e altre pressioni antropogeniche. Tali agenti influenzano significativamente la struttura e le funzionalità dell'ecosistema lagunare, ponendo così in discussione la sua stabilità nel lungo termine. Il sistema delle barene rappresenta uno degli habitat più vulnerabili e caratteristici dell'ecosistema della Laguna di Venezia, garantendo una serie di importanti servizi ecosistemici. Tra questi servizi si includono la regolazione dei cicli dei nutrienti, la protezione delle coste dall'erosione e dalle mareggiate, nonché il contributo al sostentamento delle attività di pesca. Inoltre, le barene sono tra gli ambienti con i più elevati tassi di sequestro del carbonio. La modellazione matematica dei processi biochimici in queste aree è quindi fondamentale per comprendere chiaramente il loro effetto sul bilancio dei nutrienti e quindi sull’ecologia della Laguna e per identificare gli interventi più efficaci per la loro protezione. Il presente studio mira ad affinare la modellistica del bilancio di massa dei nutrienti durante i cicli tidali, basato su un approccio CSTR (Continuous-flow Stirred-Tank Reactor), precedentemente sviluppata per alcune barene della Laguna di Venezia tramite il perfezionamento di un sotto-modello idraulico, affinando la relazione empirica tra battente idrico e superficie bagnata tramite rilievi topografici dettagliati delle aree di studio e calibrazione diretta e indiretta dei modelli ottenuti. Questo studio contribuisce a chiarire quale sia il miglior modo di modellare le dinamiche idrauliche e biogeochimiche legate ai cicli tidali per le superfici barenali ed evidenzia il fondamentale e complesso ruolo che la morfologia barenale gioca in questi processi.