Aria Sotterranea e Vuoti Irraggiungibili: Il Viaggio del Vento nella Montagna di Santa Croce

Ricerca sistematica sui flussi ipogei e i collegamenti nascosti tra 350 metri di dislivello nel cuore dell’Umbria

Una squadra dedita allo studio della meteorologia ipogea

Durante tutto il 2025, il Gruppo Speleologico UTEC NARNI ha condotto una ricerca sistematica e metodica sulle cavità della Montagna di Santa Croce.

L’area oggetto di studio comprende il settore tra Stifone, Montoro, San Casciano e Casa Nera, identificata generalmente come Montagna di Santa Croce, territorio noto per la presenza di miniere di ferro, sorgenti naturali e numerose piccole grotte affacciate sulle Gole del Nera.

All’interno della struttura associativa si è costituito uno specifico Gruppo di Lavoro dedicato alle dinamiche dell’aria sotterranea, con l’obiettivo principale di studiare la meteorologia ipogea del massiccio e individuare possibili collegamenti tra ingressi situati a quote diverse.

Questo approccio risponde alla necessità di comprendere come funziona il complesso sistema di circolazione dell’aria all’interno del sistema carsico.

Lo studio della meteorologia ipogea rappresenta un campo di ricerca affascinante e ancora ampiamente inesplorato. Oggi più che mai la speleologia italiana è orfana del compianto Giovanni Badino, fisico e speleologo scomparso prematuramente nel 2017, che tanto ha dato per la comprensione di questi fenomeni.

I sistemi di vento ipogeo con ingressi multipli presentano caratteristiche particolari e richiedono metodologie specifiche per essere investigati adeguatamente.

Quando l’aria diventa traccia: il metodo NASO e la tracciatura dei flussi

Per indagare i possibili collegamenti tra ingressi alti e bassi è stato adottato il metodo innovativo del tracciamento dell’aria mediante gas e sensori NASO.

Questi strumenti, sviluppati in ambito speleologico per il rilevamento di butano e propano a bassissime concentrazioni, permettono di seguire il percorso dell’aria attraverso il sottosuolo.

I sensori NASO, dotati di datalogger, sono stati autocostruiti da Giulio Foschi per l’UTEC, seguendo il progetto open-source di Alessandro Vernassa di Genova.

Durante l’estate 2025 sono state effettuate diverse prove di tracciamento dell’aria.

Gas di diversa natura—bombolette deodoranti e butano—sono stati immessi agli ingressi alti, in particolare alla Grotta dello Svizzero.

Simultaneamente, rilevatori NASO sono stati posizionati agli ingressi bassi ipotizzati come collegati. Le campagne di tracciamento si sono svolte secondo il seguente calendario:

A giugno, una prima immissione alla Grotta dello Svizzero ha registrato una risposta significativa, suggerendo un possibile collegamento diretto.

Le successive immissioni del 14 giugno e 28 giugno, con recupero dei sensori rispettivamente il 19 giugno e il 1° luglio presso la Grotta Perduta e la Miniera del Fosso del Fondo dei Frati, purtroppo non hanno dato risultati positivi, tanto da considerare un probabile errore nel dispositivo di rilevazione che ha completamente falsato i dati della prima prova.

Ad agosto, un’ulteriore immissione è stata seguita dal posizionamento di tre sensori NASO in tre siti diversi: Grotta Perduta, Miniera di Montoro e Punto Freddo. L’esito è rimasto negativo.

A dicembre, in condizioni invernali completamente diverse, è stata invertita la logica del tracciamento.

Propano è stato soffiato alla Grotta Perduta, mentre sensori erano posizionati a quattro ingressi alti.

Il recupero del 27 dicembre non ha mostrato alcuna indicazione di gas. Questa situazione non è inusuale nei progetti di tracciamento dell’aria, dove tempi di transito lunghi, dispersione in volumi enormi o circuiti multipli mascherano i percorsi reali.

Per supportare il lavoro di campo sono stati acquisiti 5 powerbank e attualmente operano 4 sensori NASO funzionanti, permettendo sequenze di monitoraggio di più giorni in condizioni ambientali difficili.

La geometria del massiccio: dislivelli e differenze di densità nell’aria

La Montagna di Santa Croce presenta una caratteristica geometrica fondamentale per comprendere il comportamento dell’aria sotterranea.

Tra gli ingressi alti e quelli bassi esiste un dislivello di circa 250–300 metri, con una distanza planimetrica massima di circa 500 metri nell’area indagata nel settore di Montoro.

Questa configurazione favorisce importanti differenze di densità tra l’aria interna, praticamente isoterma, e quella esterna, soggetta a marcate escursioni termiche stagionali.

Nei mesi freddi, gli ingressi bassi tendono ad aspirare aria esterna più densa. Contemporaneamente, gli ingressi alti soffiano aria più calda proveniente dal sistema sotterraneo.

In estate la situazione si inverte completamente: le bocche basse diventano sedi di efflusso di aria fredda, configurazione ben descritta in letteratura per numerosi sistemi carsici con ingressi multipli.

Questo comportamento “a polmone” è il risultato delle differenze pressorie ma soprattutto termiche che si instaurano tra interno e esterno.

Anomalie termiche e la ricerca di grandi vuoti nel sottosuolo

Ad oggi sono noti pochi ingressi bassi da cui esce aria fredda, comunque sufficienti per evidenziare importanti anomalie termiche.

Il principale è la Grotta Perduta, situata in prossimità della Miniera del Fosso del Fondo dei Frati di Montoro.

Altri ingressi bassi identificati includono il “Punto Freddo”, costituito da una serie di fratture instabili, e la stessa Miniera del Fosso del Fondo dei Frati, che funziona come potenziale ingresso basso.

Un ulteriore ingresso basso, ora completamente chiuso, potrebbe essere stato il buco esplorato anni fa lungo il tracciato delle Gole del Nera dallo speleologo Stefano Baroncini di Amelia.

Le misurazioni termiche rivelano valori straordinariamente bassi. Nel periodo estivo la Grotta Perduta soffia aria a circa 9°C, mentre da altri ingressi bassi l’aria esce intorno ai 11°C.

Questi valori risultano sensibilmente inferiori alla temperatura media annua attesa per la fascia altimetrica 70–300 metri sul livello del mare.

Sono inoltre marcatamente inferiori alla temperatura dell’acqua delle sorgenti del fiume Nera sottostante, che a Stifone si attesta attorno ai 16°C.

Tale raffreddamento è interpretabile come effetto combinato di evaporazione, condensazione e scambio termico su volumi ipogei molto estesi, simile a quanto osservato in altri sistemi con “cannone d’aria” e forte ventilazione estiva.

Ciò rappresenta un indicatore di vuoti importanti nelle viscere della Montagna di Santa Croce, coerenti con le abbondanti circolazioni idriche evidenziate dai sondaggi storici.

Le Ferrovie dello Stato, durante la fase di progettazione della galleria sottostante, hanno eseguito sondaggi che evidenziarono la presenza di molta acqua nella fascia esaminata.

Questa scoperta portò a uno spostamento del tracciato più a nord, indicazione indiretta di un reticolo di fratture e cavità significativo nel sottosuolo.

Il comportamento stagionale degli ingressi alti della meteorologia ipogea

Nel corso del 2025 sono stati catalogati e posizionati numerosi ingressi alti che in inverno si comportano da bocche soffianti, restituendo aria più calda rispetto all’esterno.

A fine novembre, con temperature esterne attorno ai 4°C, è stata condotta una ricognizione generale del settore.

Le tre cavità basse note risultano ingressi bassi invernali, in quanto aspirano aria fredda durante la stagione fredda.

Funzionano come ingressi alti: la Grotta de U Fossu a Disneyland (aria soffiata a circa 11°C), la Grotta dei Veli, la Grotta Celeste, la Grotta dello Svizzero, la Grotta Domine Svizzero (aria calda in uscita a circa 19°C, altra marcata anomalia termica), la Grotta dei Padri Costituenti e la Grotta del Fungo.

È stato verificato che la Grotta dei Veli costituisce un sistema a sé stante con tre ingressi interconnessi tra loro.

Altre cavità manifestano ancora un comportamento da chiarire per quanto riguarda la connessione con il circuito principale del Monte e verranno esaminate nel corso di questo inverno 2026.

Il 3 gennaio 2026, alla Grotta Sasha è stato posizionato un sensore NASO, rilevando una buona corrente d’aria in uscita.

Nella stessa data è stata registrata una corrente d’aria fredda in uscita dalla Grotta della Montagna di Santa Croce, con probabile ingresso di aria più calda dalla Grotta dei Cocci.

Tale interpretazione richiederà conferma con misure a temperature esterne ancora più basse e con monitoraggi prolungati.

LiDAR, esplorazione e il ruolo della tecnologia nella ricerca

Parallelamente al monitoraggio dell’aria, durante il 2025 sono proseguite attività di esplorazione, verifica e scavo.

Squadre dedicate hanno lavorato alla Grotta degli Archi e hanno condotto scavi presso la Grotta Sasha.

Particolare importanza ha rivestito l’utilizzo della scansione aerea LiDAR, strumento che si rivela sempre più fondamentale per riconoscere potenziali ingressi mascherati dalla vegetazione e per verificare le cavità già note sul versante della Montagna di Santa Croce.

Il 2 agosto una squadra di 12 persone ha lavorato alla Grotta Perduta e alla ricerca di un ulteriore buco alto visibile dalla strada, insieme a Lorenzo Menta e Lorenzo Gondoli.

Sebbene l’azione non abbia prodotto esiti positivi immediati, ha permesso di affinare la lettura del modello digitale del terreno e la correlazione con le evidenze sul campo.

Prospettive 2026: nuove direzioni per la meteorologia ipogea

Nonostante le numerose immissioni di gas e le diverse campagne di recupero dei sensori NASO, fino alla fine del 2025 non si sono ottenuti risultati strumentali conclusivi sui collegamenti diretti tra specifici ingressi alti e bassi.

Questa situazione non è rara nei progetti di tracciamento dell’aria in ambienti carsici.

Le ricerche proseguiranno nel 2026, concentrandosi su vari obiettivi.

Innanzitutto, la ricerca della Grotta Tagliata e della Grotta dei Cocci Superiore.

In secondo luogo, la verifica dell’aria alla Grotta di Piero, Grotta di Sisto, Grotta della Topa e Grotta Sini, tutti ingressi alti potenzialmente coinvolti nel sistema di ventilazione complessivo.

Inoltre, è prevista la pianificazione di monitoraggi termo-igrometrici e barometrici continuativi, in linea con le esperienze di meteorologia ipogea condotte in altri sistemi italiani.

Questi monitoraggi permetteranno di correlare in maniera quantitativa i flussi d’aria, le condizioni esterne e le risposte interne della Montagna di Santa Croce.

In un’ottica di lungo periodo, il Gruppo di Lavoro Aria Montagna di Santa Croce in collaborazione con ricercatori e speleologi di altre realtà italiane si configura come laboratorio permanente di meteorologia ipogea applicata.

La Galleria Santa Croce e i Misteri Idrogeologici dei Monti di Amelia – Lo Studio di Chiocchini, Manna e Chiocchini sulla Circolazione Sotterranea che Alimenta le Sorgenti di Stifone-Nera Montoro

Un importante studio del 1987 ha rivelato la complessità del sistema carsico umbro durante la progettazione della linea ferroviaria Orte-Falconara: come la ricerca idrogeologica ha contribuito a comprendere i flussi sotterranei e gli impatti sulla più importante risorsa idrica della catena Narnese-Amerina

Il contesto storico della ricerca: la galleria Santa Croce della linea Orte-Falconara

Nel 1987, il team di ricercatori composto da Ugo Chiocchini, Maurizio Chiocchini e Fedele Manna pubblica uno studio idrogeologico fondamentale sulla rivista “Geologia Applicata e Idrogeologia”, volume 22, pagine 103-140.

Lo studio rappresenta un’indagine sistematica del sottosuolo nella zona interessata dal tracciato della galleria Santa Croce della linea ferroviaria Orte-Falconara, uno dei progetti infrastrutturali più significativi dell’Italia centrale per il collegamento diretto tra Roma e la costa adriatica.

La galleria Santa Croce attraversa la dorsale strutturale compresa tra il fiume Nera e il Lago di Corbara, nota nel settore come “Monti di Amelia”, una struttura geologica di straordinaria complessità. Questo territorio, pur essendo relativamente ristretto in superficie (circa 45 chilometri di lunghezza secondo la direttrice NW-SE), nasconde un sistema idrogeologico tra i più importanti dell’Italia centrale, responsabile dell’alimentazione della principale sorgente del bacino idrografico della media Valle del Nera: il gruppo sorgentizio di Stifone-Nera Montoro.

L’esigenza di una ricerca idrogeologica approfondita era motivata da considerazioni sia di ordine infrastrutturale sia di ordine conservativo.

Durante l’escavazione della galleria, i progettisti e gli ingegneri avevano necessità di prevedere e gestire le possibili venute d’acqua da acquiferi sotterranei.

Contemporaneamente, era essenziale comprendere come l’opera avrebbe potuto influenzare il regime idrogeologico locale, in particolare l’alimentazione delle vitali sorgenti di Stifone-Nera Montoro, da cui dipendevano industrie, irrigazioni agricole e consumi umani della regione.

La struttura geologica dei Monti di Amelia: un ammasso roccioso stratificato e complesso

Lo studio di Chiocchini, Chiocchini e Manna caratterizza in dettaglio l’assetto geologico della struttura.

I Monti di Amelia sono costituiti da formazioni calcaree e marnose appartenenti a tre successioni stratigrafiche principali: la Serie Umbro-Marchigiana, la Successione Umbro-Romagnola e le Unità Toscane.

Queste formazioni triassico-mioceniche ricoprono depositi più antichi e poggiano a loro volta su sedimenti plio-pleistocenici di origine fluvio-lacustre e marina.

La struttura presenta un assetto tettonico complesso, caratterizzato da un sistema di accavallamenti (thrust faults) e da una fitta rete di fratture, eredità dell’orogenesi appenninica.

All’interno di questa struttura altamente fratturata sono presenti numerose doline carsiche e sistemi ipogei naturali.

La morfologia superficiale moderatamente acclive, unita alla fratturazione penetrativa della roccia madre, favorisce lo sviluppo di carsismo di tipo aperto e sotterraneo.

Le cavità carsiche, sebbene spesso di modeste dimensioni individuate singolarmente, nel complesso rappresentano importanti percorsi preferenziali per la circolazione delle acque sotterranee.

L’acquifero regionale: il drenaggio da nord a sud verso Stifone

Uno dei risultati più significativi dello studio di Chiocchini et alii riguarda la caratterizzazione dell’acquifero carbonatico regionale situato nella dorsale dei Monti di Amelia.

Questo acquifero non è limitato alla dorsale stessa, ma rappresenta un componente di un sistema idrogeologico di scala regionale che drena da nord verso sud, alimentando progressivamente il gruppo sorgentizio di Stifone-Nera Montoro.

Le acque di questo acquifero regionale presentano caratteristiche idrogeochimiche peculiari: sono classificate come acque di tipo solfato-alcalino-terroso e cloruro-alcalino, non idonee per uso idropotabile a causa della loro salinità elevata.

Questa composizione riflette i lunghi tempi di residenza delle acque nel sistema calcareo e i processi di dissoluzione e arricchimento ionico che si verificano durante il percorso sotterraneo.

La circolazione idrica sotterranea nel sistema dei Monti di Amelia segue le lineazioni tettoniche principali e i sistemi di fratture.

Nella parte settentrionale della struttura, i dati piezometrici (misurati durante il corso della ricerca attraverso pozzi e piezometri) indicano un flusso verso est, con gradienti idraulici compresi tra 0.004 e 0.009, valori relativamente bassi che indicano una circolazione lenta e diffusa piuttosto che concentrata in condotti preferenziali.

La portata del gruppo sorgentizio di Stifone-Nera Montoro: una risorsa vitale e controversa

Lo studio di Chiocchini, Chiocchini e Manna fornisce una stima della portata complessiva del gruppo sorgentizio di Stifone-Nera Montoro.

La ricerca conclude che questa portata non è inferiore a 13.0-13.5 metri cubi al secondo (m³/s), un volume considerevole che rappresentava circa il 15-20% dell’intero contributo idrico della catena Narnese-Amerina alla Valle del Nera.

Tuttavia, lo studio evidenzia anche una questione critica che rimane in parte irrisolta: il bacino di alimentazione calcolato sulla base della ricarica della precipitazione nelle aree di affioramento dei calcari dei Monti di Amelia risulta insufficiente a giustificare le portate osservate alle sorgenti.

I calcoli idrogeologici suggeriscono che il bacino di alimentazione per le sorgenti di Stifone-Nera Montoro dovrebbe avere un’estensione non inferiore a 1.000 chilometri quadrati, significativamente maggiore dell’area superficiale dei Monti di Amelia stessi.

Questa discrepanza implica che una frazione sostanziale dell’acqua che emerge a Stifone-Nera Montoro proviene da strutture geologiche contigue alla catena Narnese-Amerina, possibilmente dai Monti di Narni, dalle Dorsali Martana e Sabina, e potenzialmente dalle strutture carbonatiche dell’Umbria nord-orientale.

La circolazione idrica sotterranea di questa regione dell’Appennino centrale è dunque di natura regionale, non locale.

L’impatto della galleria sulla circolazione idrica: mitigazione e monitoraggio

L’indagine idrogeologica ha avuto un ruolo cruciale nella progettazione del tracciato della galleria Santa Croce.

La comprensione della circolazione sotterranea ha consentito agli ingegneri di prevedere le zone in cui si sarebbero verificate significative venute d’acqua durante lo scavo. Sulla base di questi dati, il progetto della galleria è stato ottimizzato per gestire le ingressioni d’acqua in modo controllato, riducendo rischi di incidenti e proteggendo al contempo l’integrita della galleria stessa.

Lo studio ha inoltre contribuito a definire misure di mitigazione e monitoraggio destinate a proteggere le sorgenti di Stifone-Nera Montoro dal possibile impatto dell’opera. Tra le considerazioni progettuali vi era la necessità di evitare il drenaggio incontrollato di acquiferi che alimentano direttamente le sorgenti, mantenendo così i percorsi naturali di circolazione e le portate emergenti.

In termini pratici, il progetto ha incorporato elementi come: drenaggi controllati che reindirizzano le acque intercettate dalla galleria verso i canali di scarico naturali (il fiume Nera), sistemi di impermeabilizzazione nei tratti critici per impedire infiltrazioni anomale, e monitoraggio piezometrico continuo per verificare che i livelli della falda non subissero variazioni significative in corrispondenza delle sorgenti di Stifone.

Considerazioni speleologiche: l’ambiente ipogeo e il carsismo dei Monti di Amelia

Dal punto di vista speleologico, lo studio di Chiocchini, Chiocchini e Manna fornisce informazioni preziose sulla natura del carsismo nella zona. Lo studio evidenzia la presenza di un “sistema complesso di accavallamenti, con presenza di doline e sistemi ipogei favoriti dalla scarsa acclività e dalla presenza di una fitta rete di fratture.”

Questa descrizione riflette il tipo di carsismo caratteristico delle dorsali carbonatiche dell’Appennino umbro-marchigiano: un carsismo di tipo “disperso” piuttosto che concentrato. Le acque piovane, anziché drenare verso condotti carsici singolari e ben definiti, si disperdono attraverso la fitta rete di fratture e piccoli vuoti della roccia, seguendo percorsi idraulicamente favorevoli ma non necessariamente spettacolari dal punto di vista speleologico (ovvero non dando origine a sistemi di cavità ampie e connesse).

Le doline, descritte come “favoriti dalla scarsa acclività,” rappresentano i punti di ingressione preferenziali del drenaggio verticale in questa struttura. La scarsa pendenza dei versanti contribuisce a concentrare l’erosione idrica in zone depresse, dove le fratture converenti creano punti di vulnerabilità. Le cavità risultanti sono spesso di modeste dimensioni, interconnesse attraverso fratture, e piene di sedimenti fini.

Per i ricercatori speleologici contemporanei (come i membri del Gruppo UTEC Narni della zona), questa caratterizzazione representa una guida utile per la ricerca: le doline osservate in affioramento lungo i versanti dei Monti di Amelia segnalano la presenza di un sistema carsico sottostante, spesso inaccessibile per l’uomo e rivelabile principalmente attraverso evidenze idrogeologiche indirette (portate emergenti, composizione chimica delle acque, piezometria).

Il contributo percentuale dei Monti di Amelia all’alimentazione di Stifone: il bilancio idrogeologico

Uno dei risultati quantitativi più importanti dello studio è la stima del contributo percentuale dei Monti di Amelia alla portata totale del gruppo sorgentizio di Stifone-Nera Montoro. Attraverso un’analisi del bilancio idrogeologico medio annuo, gli autori calcolano che i Monti di Amelia contribuiscono per non più del 15% alla portata totale.

Questo dato è sorprendente e di grande significato: sebbene i Monti di Amelia siano una struttura di notevoli dimensioni e composti da rocce carbonatiche altamente permeabili e carsificabili, la loro ricarica meteoritica annua è limitata. La struttura riceve precipitazioni da nord a sud, ma gran parte di questa acqua viene assorbita da altre strutture idrogeologiche regioni adiacenti (Monti di Narni, Dorsali Martana e Sabina) prima di drenare verso sud.

Di conseguenza, il bilancio suggerisce che gli 8-13 m³/s che emergono a Stifone-Nera Montoro provengono da un’area di ricarica molto estesa, dell’ordine di almeno 1.000 km². Questo implica una circolazione regionale del tutto scala appenninica, non riducibile allo studio di singole strutture isolate.

La ricerca di fonti di approvvigionamento idrico nei Monti di Amelia durante gli anni 2000

Lo studio di Chiocchini, Chiocchini e Manna rimane una pietra miliare anche per le ricerche idrogeologiche successive. Durante il periodo 2006-2008, sulla base di indagini complementari, nei pozzi idropotabili profondi della zona settentrionale dei Monti di Amelia (realizzati nel campo pozzi “La Pasquarella”), sono stati registrati fenomeni idrogeologici significativi.

I livelli piezometrici si ridussero a causa di periodi di forte riduzione della pioggia combinati con l’incremento progressivo dei prelievi idrici. Simultaneamente, si osservò un aumento della concentrazione di solfati nelle acque del 35%, corrispondente a un valore assoluto di circa 125 mg/L. Questo incremento è riconducibile al drenaggio preferenziale di componenti di acque “solfato-alcalino-terroso” caratterizzate da maggior contenuto di solfati.

Questi fenomeni registrati decenni dopo lo studio originale di Chiocchini, Chiocchini e Manna confermano validità delle loro interpretazioni e sottolineano come l’acquifero dei Monti di Amelia sia soggetto a significative variazioni stagionali e a pressione dall’aumento della domanda idrica regionale.

Una domanda ancora aperta: il ruolo del Monte Peglia e il completamento del modello idrogeologico

Lo studio di Chiocchini, Chiocchini e Manna conclude con una questione ancora irrisolta al momento della loro pubblicazione (1987): rimane da chiarire se il Monte Peglia e la parte settentrionale dei Monti di Amelia contribuiscono all’alimentazione delle sorgenti “di base” (di bassa portata) di Stifone-Nera Montoro, che nel complesso possono fornire al massimo una portata di 0.5 m³/s.

Questa domanda riflette una consapevolezza critica: il sistema carsico della catena Narnese-Amerina è ancora in parte misterioso, nonostante l’indagine accurata. La complessità geologica, la fratturazione intensa, e la presenza di molteplici livelli di acquiferi sovrapposti rendono difficile tracciare con certezza tutti i percorsi sotterranei. Una sorgente può ricevere contributi da molteplici bacini separati, interagenti attraverso flussi sotterranei laterali e flussi ascendenti lungo faglie critiche.

L’eredità scientifica dello studio: integrazione con successive ricerche umbro-marchigiane

Lo studio di Chiocchini, Chiocchini e Manna (1987) ha rappresentato un punto di riferimento per decenni di ricerca idrogeologica successiva nell’Umbria meridionale e nella regione marchigiana. Il loro approccio metodico, combinando l’indagine geomorfologica diretta, l’analisi delle successioni stratigrafiche, la misurazione piezometrica, e l’analisi idrogeochimica, ha stabilito standard che rimangono validi anche per le ricerche contemporanee del 2020-2025.[2]

Studi successivi, in particolare quelli condotti dall’Università di Perugia nel 2008 (Di Matteo, Dragoni e Valigi) e negli anni seguenti, hanno ampliato le conoscenze utilizzando i dati di base stabiliti da Chiocchini e colleghi. Le ricerche successive hanno confermato il modello idrogeologico di fondo (acquifero regionale drenante da nord a sud) ma hanno anche raffinato la comprensione dei meccanismi di ricarica, della stratificazione della falda, e degli effetti dei prelievi antropici.

La galleria Santa Croce come finestra sul sottosuolo umbro

La galleria Santa Croce della linea Orte-Falconara rappresenta un’opera infrastrutturale di notevole impegno tecnico, scavata attraverso un sottosuolo geologicamente complesso e idrogeologicamente critico. Lo studio di Chiocchini, Chiocchini e Manna (1987) ha permesso di realizzare questa opera con consapevolezza scientifica, prevenendo danni potenziali ai sistemi carsici e alle sorgenti di Stifone-Nera Montoro che alimentano la regione.

Per la comunità speleologica umbra e per coloro che studiano il carsismo appenninico, questo studio rimane un riferimento fondamentale. Esso dimostra come l’indagine idrogeologica approfondita possa rivelare la natura intima del sistema carsico, soprattutto nei casi in cui l’ambiente ipogeo non produce cavità visibili dall’uomo, bensì un sistema di fratture e vuoti che drenano acque sotterranee di importanza regionale.

La domanda ancora aperta sul ruolo del Monte Peglia e sui confini del bacino di alimentazione di Stifone-Nera Montoro continua a stimolare la ricerca contemporanea, ricordandoci che il sottosuolo dell’Appennino centrale rimane un’arena scientifica attiva e piena di segreti ancora da scoprire.

Il NASO: Quando i Deodoranti Rivelano i Segreti delle Grotte – Lo Strumento Open Source che Rivoluziona il Tracciamento dell’Aria Ipogea

Come uno speleologo nerd ha inventato un sensore per tracciare gas nelle cavità usando poco più che una bomboletta di spray: il progetto innovativo di Alessandro Vernassa dalla teoria alla pratica sul campo

L’origine di un’idea: quando la necessità incontra l’ingegno

Nel 2020, in piena pandemia globale, uno speleologo italiano di grande curiosità tecnica, Alessandro Vernassa, affronta un problema che da decenni affligge la comunità speleologica mondiale.

Le ricerche di collegamento tra grotte separate richiedono metodi complessi e costosi per tracciare i flussi d’aria sotterranea.

Vernassa osserva come molte grotte, soprattutto quelle situate su dislivelli significativi, mostrano correnti d’aria evidenti.

Queste correnti suggeriscono l’esistenza di passaggi sotterranei che collegano cavità distinte.

Ma come dimostrare questi collegamenti in modo scientifico, accurato e a basso costo?

La tracciatura dell’aria mediante coloranti fluorescenti, come la fluoresceina e il tinopal, è una pratica consolidata.

Tuttavia, ha limitazioni importanti: i coloranti utilizzati per tracciamenti idrologici rimangono in acqua, non nell’aria.

Le tecniche di tracciamento aeriforme tradizionali utilizzano gas traccianti come diossido di carbonio o esamafluoruro di zolfo, ma richiedono apparecchiature sofisticate e sensori specializzati il cui costo raggiunge facilmente migliaia di euro.

Vernassa concepisce un approccio rivoluzionario: utilizzare gas comuni, facilmente reperibili e controllabili, come il butano e il propano presenti nelle bombolette di deodorante spray.

Questi gas sono ideali perché:

primo, sono allo stato gassoso a temperatura ambiente; secondo, sono presenti in concentrazioni significative nei comuni prodotti spray disponibili in qualunque supermercato; terzo, dissipandosi naturalmente nell’aria non inquinano l’ambiente cavernale; quarto, sono già stati utilizzati in precedenti ricerche sulla dispersione in ambienti chiusi.

Contemporaneamente, Vernassa identifica la necessità di un sensore affidabile, economico e costruibile in modo artigianale.

Egli progetta il “FluxyLogger“, un datalogger open source basato su microcontroller Arduino che collega un sensore di gas specializzato, tipicamente un sensore a ionizzazione di fiamma (FID) modificato o un sensore catalittico.

L’intero sistema—hardware, firmware, e software—viene reso disponibile pubblicamente, permettendo a qualunque persona con competenze elettroniche di assemblarlo autonomamente.

Che cos’è il NASO: definizione tecnica e significato dell’acronimo

NASO è l’acronimo di “Novel Aereal Sensing Observer”, che tradotto significa “Osservatore Innovativo di Aeriformi”.

In realtà, il nome riprende ironicamente il fatto che il dispositivo “fiuta” i gas dell’aria, in analogia con il naso biologico che percepisce gli odori.

È un gioco di parole che rende il nome del progetto memorabile e affettivamente risonante nella comunità speleologica.

Dal punto di vista tecnico, il NASO è un sistema integrato di due componenti principali:

Primo, il FluxyLogger (il datalogger): un dispositivo microcontrollato programmabile che acquisisce dati da sensori collegati. La scheda centrale è basata su Arduino UNO, un microcontroller open source che impiega il processore Atmel ATmega328P. Il FluxyLogger è equipaggiato con: una scheda SD per l’archiviazione dei dati (stessi slot delle fotocamere digitali), un orologio in tempo reale (Real Time Clock) per la registrazione temporale precisa, una batteria interna (o batterie esterne) con circuiteria di gestione energetica, e interfacce per collegare sensori analogici o digitali.

Secondo, il sensore di gas: tipicamente un sensore catalitico per idrocarburi leggeri (butano, propano) o un sensore a ionizzazione di fiamma modificato. Questo sensore converte la concentrazione di gas in un segnale elettrico analogico (una tensione tra 0 e 5 volt) che il FluxyLogger legge periodicamente.

Il dispositivo è completamente programmabile.

Lo speleologo può modificare la frequenza di campionamento (quanto spesso il sensore legge il gas: ogni secondo, ogni minuto, ogni 10 minuti), decidere se registrare anche temperature, umidità relativa, o altre grandezze.

I dati vengono memorizzati in file CSV (Comma-Separated Values), un formato universale apribile con qualunque foglio di calcolo come Excel o LibreOffice Calc.

Le caratteristiche tecniche del FluxyLogger e del sensore di gas

Il FluxyLogger, nella versione standard disegnata da Alessandro Vernassa, misura all’incirca 10 cm per 7 cm.

Pesa circa 150-200 grammi includendo la batteria. Consuma pochissima energia

Le interfacce di collegamento del sensore includono: un ingresso analogico a 10 bit (che consente una risoluzione di circa 1 parte su 1024); ingressi digitali per sensori on-off; una porta seriale USB o RS-232 per la comunicazione con un computer. Un LED di stato fornisce feedback visivo sul funzionamento del dispositivo.

Il sensore di gas catalitico—quello più comunemente utilizzato nel NASO—è costruito mediante microlavorazione.

È essenzialmente un filo di platino riscaldato ad una temperatura caratteristica (circa 450-500 °C).

Quando una molecola di idrocarburo giunge a contatto con il filo rovente, si ossida completamente, generando calore.

Questo calore modifica la resistenza elettrica del filo. Misurando il cambiamento di resistenza, il sensore stima la concentrazione del gas.

Sensori commerciali di questa tipologia hanno un range di rilevamento da poche parti per milione (ppm) fino a diverse migliaia di ppm.

Uno dei vantaggi cruciali del NASO è la sua robustezza all’umidità. Un sensore della qualità dell’aria a basso costo instalato in una grotta, dove l’umidità relativa è spesso superiore al 95%, potrebbe degradarsi o produrre letture erratiche entro giorni.

Il sensore catalitico del NASO, invece, è insensibile all’umidità, funzionando affidabilmente in ambienti a saturazione di vapore acqueo.

Come funziona il tracciamento dell’aria con il NASO: la procedura passo dopo passo

Immaginiamo due grotte separate dalla Montagna di Santa Croce: l’ingresso alto (a quota 380 m) mostra una corrente d’aria calda soffiante in inverno, l’ingresso basso (a quota 130 m) aspira aria fredda nello stesso periodo.

Gli speleologi sospettano un collegamento, ma non ne hanno prove concrete.

La procedura di tracciamento procede così:

Fase preliminare di preparazione: gli speleologi selezionano una bomboletta di deodorante o spray ecologico contenente butano o propano. Scaricano il firmware (il programma) del NASO sul FluxyLogger utilizzando Arduino IDE, un ambiente di programmazione gratuito. Programmano il datalogger per acquisire letture ogni 10 secondi e salvare i dati su file CSV. Assemblano il sensore di gas, effettuano test di funzionamento, e si assicurano che il LED di stato lampeggi correttamente.

Posizionamento dei sensori: una squadra entra nella grotta bassa (l’ingresso a quota 130 m) e posiziona il NASO attrezzato all’interno della cavità, possibilmente in una zona protetta da correnti d’aria anomale ma esposta al flusso d’aria generale. Il sensore viene acceso. La squadra nota l’ora esatta (ad esempio, 15:30 del 14 giugno 2025). Documenta la posizione del NASO con GPS e fotografie.

Immissione del tracciante: una seconda squadra, simultaneamente o poco dopo, si reca all’ingresso alto e spruzza il deodorante contenente butano verso l’apertura o nel flusso d’aria in uscita. La spruzzatura dura diversi secondi, rilasciando una nuvola visibile di spray nell’aria. La squadra registra l’ora esatta dell’immissione.

Fase di monitoraggio passivo: il NASO, silenziosamente, continua a leggere la concentrazione di butano ogni 10 secondi, scrivendo i dati sulla scheda SD. Se il butano spruzzato alla grotta alta percorre effettivamente un percorso sotterraneo fino alla grotta bassa, il sensore NASO registrerà un aumento nella concentrazione di gas. Questo aumento sarà marcato nel file dati come un picco di concentrazione verificatosi a un certo orario.

Recupero dei dati: dopo 5-24 ore, gli speleologi tornano nella grotta bassa, spengono il NASO, estraggono la scheda SD, e la collegano a un computer. Aprono il file CSV risultante in un foglio di calcolo. Scrutano i dati: se il tracciamento è stato fruttuoso, vedranno una riga (o una serie di righe) con concentrazioni di butano significativamente più elevate rispetto al valore di base (che rappresenta il butano ambientale esterno, solitamente pochi ppm o persino zero).

Interpretazione dei risultati: il momento in cui il picco di butano è stato rilevato, paragonato con l’ora dell’immissione iniziale, fornisce una stima del tempo di transito del gas attraverso la montagna. Uno speleologo esperto conosce anche il volume approssimativo della cavità e il flusso d’aria stimato, e può quindi calcolare la distanza percorsa dal gas nel sistema carsico sotterraneo.

I vantaggi del NASO rispetto ai metodi tradizionali

Il NASO rappresenta un salto qualitativo significativo rispetto ai metodi precedenti di ricerca dei collegamenti tra grotte:

Costo contenuto: un FluxyLogger completo, autocostruito, ha un costo di materiali inferiore a 100 euro. Anche acquistando un sensore commerciale di qualità superiore, il costo totale rimane inferiore a 300-400 euro. Ciò rappresenta una frazione minore dell’1% del costo di strumentazione professionale equivalente (che può superare i 5.000-10.000 euro).

Semplicità di costruzione: mentre la progettazione richiede competenze elettroniche di livello intermedio, i componenti sono tutti facilmente reperibili online o presso negozi di elettronica. Non è necessaria saldatura sofisticata; la modulazione consente anche di acquistare kit semiprefabbricati.

Affidabilità in ambienti umidi: a differenza di molti sensori atmosferici convenzionali che degradano rapidamente in ambienti ipogei umidi, il sensore catalitico del NASO rimane stabile.

Versatilità: il sistema è programmabile, permettendo di modificare frequenze di campionamento, tipi di gas da rilevare (scegliendo sensori diversi), o integrando sensori aggiuntivi (temperatura, umidità, pressione barometrica). Un singolo FluxyLogger può essere reconfigurato per dozzine di applicazioni diverse.

Traccianti ecologici: a differenza di alcuni traccianti tradizionali che possono inquinare, il butano e il propano degli spray si dissipano naturalmente nell’atmosfera senza accumularsi nell’ambiente ipogeo. In realtà, la maggior parte del butano rilasciato non entra nemmeno nel sistema carsico, volatilizzandosi nell’aria esterna.

Autonomia: il sistema non richiede alcun operatore presente durante il monitoraggio. Un single sensore NASO può essere lasciato in una grotta per giorni, registrando autonomamente.

Software e applicazioni: gestione e analisi dei dati

Una volta estratti i dati dal NASO, il passaggio successivo è l’analisi. I file CSV grezzi contengono milioni di righe (a 10 secondi di campionamento per 24 ore si hanno 8.640 righe). L’analisi manuale sarebbe tediosa.

Fogli di calcolo tradizionali: il modo più semplice di analizzare i dati è importare il file CSV in Excel o LibreOffice Calc. Un rapido “Autofilter” consente di identificare rapidamente i massimi della concentrazione di gas. Graficare la concentrazione nel tempo mostra chiaramente se è avvenuto un picco e quando.

NASO++: l’app Android dedicata: nel 2024, Marco Corvi ha sviluppato un’applicazione mobile chiamata NASO++. È un’applicazione Android che semplifica il processo di scaricamento e visualizzazione dei dati dal FluxyLogger. L’app, scaricabile gratuitamente, si collega al FluxyLogger tramite Bluetooth o USB e visualizza i dati in tempo reale su uno schermo. Fornisce also grafici in tempo reale della concentrazione di gas, permettendo allo speleologo di verificare sul campo se il tracciamento sta funzionando.

Software di analisi avanzata: per ricercatori con maggiore familiarità con il coding, sono stati sviluppati script Python che automatizzano il riconoscimento di picchi, il calcolo dei tempi di transito, e la generazione di relazioni formattate. Questi script sono disponibili pubblicamente su piattaforme come GitHub.

Integrazione GIS: il software libero QGIS (Geographic Information System) può essere impiegato per georeferenziare i dati del NASO rispetto alle mappe delle grotte. Un plugin specializzato consente di visualizzare il percorso stimato del tracciante in overlay sulla mappa sotterranea.

Visualizzazione 3D con CloudCompare: per integrare i dati del NASO con modelli 3D della grotta acquisiti con LiDAR o fotogrammetria, CloudCompare (software open source per la gestione di nuvole di punti) può importare e sovrapporre i dati di concentrazione di gas su un modello tridimensionale della cavità.

Installazione e configurazione del NASO: guida pratica

Per coloro che desiderano assemblarsi il proprio NASO, il processo consiste nei seguenti passaggi:

Passo 1: Acquisire i componenti hardware

• Una scheda Arduino UNO (circa 25 euro)
• Un modulo RTC (Real Time Clock) DS3231 (circa 5 euro)
• Un modulo SD Card Reader (circa 3 euro)
• Un sensore di gas catalitico (marca SGX o Alphasense, circa 80-150 euro a seconda del modello)
• Una breadboard, fili jumper, LED di stato, resistenze, condensatori (kit completo circa 20 euro)
• Una batteria 9V alcalina o un power bank da 5V (10-20 euro)
• Un contenitore impermeabile in plastica (5 euro)

Passo 2: Assemblare l’hardware

• Saldare (o utilizzare una breadboard) i componenti secondo lo schema fornito da Alessandro Vernassa su GitHub (https://github.com/speleoalex/opsdatalogger)
• Collegare il sensore di gas all’ingresso analogico A0 dell’Arduino
• Collegare il modulo RTC ai pin I2C (SDA, SCL) dell’Arduino
• Collegare il modulo SD ai pin SPI (MOSI, MISO, SCK, CS) dell’Arduino
• Assemblare il tutto all’interno del contenitore impermeabile, assicurandosi che il sensore di gas sia esposto all’aria e non sigillato

Passo 3: Installare il firmware

• Scaricare Arduino IDE dal sito ufficiale (gratuito)
• Scaricare il codice sorgente del NASO da https://github.com/speleoalex/opsdatalogger
• Aprire il file .ino in Arduino IDE
• Selezionare la scheda “Arduino Uno” e il porta COM della scheda
• Cliccare “Carica” per programmare il microcontroller

Passo 4: Test iniziale

• Accendere il FluxyLogger
• Osservare il LED di stato: dovrebbe lampeggiare a intervalli regolari
• Aprire un’applicazione di monitoraggio seriale (inclusa in Arduino IDE) e verificare che il logger stampi messaggi di stato
• Posizionare il sensore di fronte a una bomboletta di deodorante spruzzato a 10 cm di distanza; il sensore dovrebbe leggere un aumento di concentrazione

Passo 5: Calibrazione (opzionale ma consigliata)

• La calibrazione precisa richiede gas di riferimento con concentrazione nota (disponibili presso fornitori specializzati)
• Una calibrazione “a due punti” (zero e span) migliora l’accuratezza
• Per applicazioni speleologiche, una calibrazione approssimativa è spesso sufficiente

Passo 6: Distribuzione in campo

• Inserire una scheda SD formattata nel lettore SD
• Programmazione attraverso NASO++ app o manualmente modificando il sorgente del firmware
• Posizionare il NASO nella grotta, accendere, verificare il LED
• Documentare la posizione con GPS

Applicazioni pratiche: i progetti di tracciamento con il NASO sulla Montagna di Santa Croce

Nel 2024-2025, il Gruppo Speleologico UTEC NARNI ha intrapreso una serie di tracciamenti aerei utilizzando il NASO sulla Montagna di Santa Croce. Come documentato nella relazione iniziale del Gruppo, il NASO è stato utilizzato per verificare possibili collegamenti tra ingressi alti e bassi della montagna.

Una campagna di tracciamento rappresentativa si svolse nel giugno 2025. Butano di una bomboletta commerciale fu spruzzato alla Grotta dello Svizzero (ingresso alto a circa 350 m s.l.m.). Sensori NASO vennero posizionati simultaneamente a tre ingressi bassi: Grotta Perduta (quota ~80 m), Miniera del Fosso del Fondo dei Frati (~100 m), e Punto Freddo (~110 m). Il monitoraggio proseguì per 5 giorni. Sorprendentemente, nessuno dei tre sensori rilevò concentrazioni significative di butano.

Questo risultato, apparentemente negativo, fornisce comunque informazioni preziose. Esso suggerisce che: primo, se esiste un collegamento diretto, il gas percorre un percorso sufficientemente tortuoso da dispersione il tracciante su volumi giganteschi; secondo, il tempo di transito potrebbe essere maggiore della finestra di osservazione (5 giorni); terzo, il percorso potrebbe non giungere a nessuno dei tre ingressi bassi monitorati, bensì a un quarto ingresso sconosciuto.

Nel dicembre 2025, il Gruppo invertì la strategia: propano fu spruzzato alla Grotta Perduta (ingresso basso, aspirante in inverno), e sensori furono posizionati a quattro ingressi alti. Anche questo tracciamento diede esito negativo, suggerendo che i collegamenti sono più complessi di quanto un semplice modello unidirezionale suggerisca.

Nonostante i risultati “negativi”, questi tracciamenti rappresentano comunque un successo metodologico. Il NASO ha funzionato affidabilmente per settimane, registrando dati senza anomalie. Questo dimostra la robustezza dello strumento e l’efficacia della procedura. In altre zone dell’Italia (ad esempio in Sardegna presso il complesso carsico Su Palu), tracciamenti con il NASO hanno avuto successo, rivelando connessioni precedentemente sospettate ma non provate.

Il ruolo della comunità scientifica: canale Telegram, condivisione dati, e sviluppo collaborativo

Uno degli aspetti più innovativi del progetto NASO è il suo modello di sviluppo aperto e collaborativo. Alessandro Vernassa ha creato un canale Telegram dedicato (https://t.me/+u5CoELQNjC1iODZk) dove spelologi, ricercatori e appassionati di tecnologia condividono esperienze, risolvono problemi, e propongono migliorie.

Su questo canale: vengono discussi problemi tecnici (ad esempio, un sensore che fornisce letture erratiche); vengono condivisi i file dei tracciamenti effettuati (anonimizzati riguardo alla grotta specifica); vengono proposti miglioramenti hardware (ad esempio, l’aggiunta di un sensore di temperatura per compensare variazioni); vengono organizzati test coordinati su diverse grotte.

Vernassa ha inoltre lanciato un appello pubblico affinché gli utenti del NASO condividano i dati grezzi dei loro tracciamenti, con l’obiettivo di costruire un database scientifico aggregato. Questo database consentirebbe di studiare statisticamente il comportamento del NASO in condizioni diverse, migliorare i modelli di dispersione del gas, e identificare pattern comuni nei sistemi carsici ventilati.

Nel 2025 è programmato un evento di presentazione dei risultati aggregati, con esibizioni pratiche di tracciamenti sul campo, al fine di rendere il sistema NASO ancora più efficace e diffuso nella comunità speleologica internazionale.

Limitazioni e sfide del NASO: una visione realistica

Malgrado i vantaggi, il NASO presenta anche limitazioni che meritano discussione:

Rilevabilità del tracciante: il butano e il propano, se dispersi in volumi enormi di aria (come può accadere in grotte molto ventilate), possono raggiungere concentrazioni talmente basse da restare sotto il limite di rilevazione del sensore. Ciò significa che un collegamento reale potrebbe restare non provato.

Sorprese meteorologiche: le correnti d’aria in una grotta variano con le condizioni barometriche esterne. Un cambio improvviso della pressione atmosferica potrebbe invertire i flussi d’aria, causando il riflusso del tracciante verso l’ingresso di immissione anziché verso gli ingressi di scarico previsti.

Contaminazione ambientale: in zone dove il butano è già presente nell’aria (ad esempio, vicino a stazioni di servizio o zone industriali), il segnale di fondo sarà elevato, riducendo la capacità di rilevare picchi anomali.

Skill required: assemblare il NASO richiede competenze elettroniche di livello intermedio. Non è un dispositivo “plug-and-play” acquistabile al supermercato. Gli speleologi privi di background tecnico avranno difficoltà.

Calibrazione e incertezze: sebbene il sensore fornisca letture relative affidabili, la taratura assoluta è complessa. Due sensori identici possono leggere valori lievemente diversi dello stesso gas, richiedendo correzioni post-hoc.

Prospettive future: evoluzione del NASO e integrazione con altre tecnologie

Nel 2026 e oltre, si prevedono sviluppi significativi:

Sensori potenziati: la ricerca su sensori di gas a bassissimo costo continua. Nuove tecnologie basate su nanotubi di carbonio o su sensori ottici potrebbero aumentare sensibilità e specificità.

Integrazione con SLAM: un FluxyLogger equipaggiato con un’unità di misura inerziale (IMU) e un sensore LiDAR potrebbe registrare simultaneamente la concentrazione di gas e la posizione tridimensionale del sensore all’interno della grotta, creando una “mappa del tracciante” 3D.

Reti di sensori: anziché posizionare singoli NASO in diversi punti, una rete wireless di sensori potrebbe trasmettere continuamente i dati a una stazione base esterna, fornendo feedback in tempo reale senza necessità di recupero fisico.

Automazione intelligente: software basato su machine learning potrebbe analizzare i dati del NASO in tempo reale, riconoscendo automaticamente il pattern di un picco di tracciante e inviando un’allerta al gruppo di ricerca.

Standardizzazione scientifica: la comunità speleologica è attualmente impegnata a sviluppare protocolli standardizzati per i tracciamenti con il NASO, al fine di rendere i risultati comparabili tra ricercatori diversi e pubblicabili su riviste scientifiche peer-reviewed.

Conclusione: un nuovo orizzonte per la speleologia

Il NASO di Alessandro Vernassa rappresenta un esempio perfetto di innovazione democratizzata. Un’idea audace, sviluppata con risorse minime, resa completamente disponibile alla comunità, e rapidamente adottata per ricerche significative in decine di grotte italiane e internazionali. Il progetto dimostra come la speleologia, tradizionalmente fondata su escursioni e misurazioni manuali, stia evolvendo verso una disciplina moderna, quantitativa, e data-driven.

Per il Gruppo Speleologico UTEC NARNI, il NASO rappresenta uno strumento essenziale nel loro ambizioso progetto di mappatura della meteorologia ipogea della Montagna di Santa Croce. Sebbene i tracciamenti iniziali abbiano dato risultati “negativi” in senso stretto (nessun collegamento diretto provato), essi hanno confermato la robustezza dello strumento e generato ipotesi nuove sulla complessità del sistema carsico sotterraneo.

Guardando al futuro, il NASO continuerà a evolversi. Ma il valore principale del progetto rimane immutato: ha mostrato che la ricerca scientifica speleologica di qualità non richiede laboratori sofisticati o budget governativi massicci. Richiede creatività, collaborazione, e apertura al condividere conoscenza. Tre qualità che definiscono l’essenza della comunità speleologica mondiale.

Geologia e Storia: La Montagna di Santa Croce tra Origini Antiche e Sfruttamento Minerario

Dalle formazioni giurassiche all’era industriale: il massiccio calcareo che sovrasta Narni racconta 200 milioni di anni di evoluzione

L’inquadramento geologico della Montagna di Santa Croce

La Montagna di Santa Croce rappresenta una struttura geologica affascinante e complessa.

Il massiccio si erge per circa 454 metri sul livello del mare, costituendo parte della dorsale dei Monti di Narni-Amelia.

Questa catena calcarea si sviluppa per circa 45 chilometri nell’Umbria sud-occidentale.

Le rocce che formano la montagna appartengono principalmente al Giurassico inferiore e superiore.

Il calcare massiccio, depositatosi tra l’Hettangiano e il Sinemuriano, rappresenta la formazione più antica e diffusa del versante.

La Montagna di Santa Croce poggia su formazioni che risalgono a periodi geologici remoti.

La successione stratigrafica comprende calcare massiccio, calcari diasprini umbro-marchigiani, marne e altri depositi pelagici.

Questi strati sono il risultato della sedimentazione marina in un antico bacino oceanico.

L’orogenesi appenninica ha successivamente sollevato e deformato queste formazioni mediante complessi sistemi di compressione.

Il risultato è un massiccio caratterizzato da fratture, faglie e accavallamenti significativi.

All’interno della montagna si è sviluppato un reticolo idrogeologico importante.

Un acquifero carbonatico regionale drena verso il gruppo sorgentizio di Stifone-Nera Montoro.

L’estensione del bacino idrico che alimenta queste sorgenti supera 1.000 chilometri quadrati, estendendosi ben al di là della Montagna di Santa Croce.

La portata complessiva del gruppo sorgentizio raggiunge 13-13,5 metri cubi al secondo.

La sorgente denominata della Morica contribuisce con quasi 10 metri cubi al secondo.

I colori dell’acqua e il mistero della circolazione idrica sotterranea

Le acque di Stifone presentano caratteristiche idrogeochimiche distintive.

Il loro colore azzurro intenso, quasi cobalto, rappresenta uno dei tratti più affascinanti del paesaggio delle Gole del Nera.

Tale colorazione è determinata dalle elevate concentrazioni di minerali disciolti.

Le acque sono di tipo solfato-alcalino-terroso e cloruro-alcalino, non idonee al consumo umano per uso diretto.

Tuttavia, da centinaia di anni questi corsi d’acqua hanno rappresentato una risorsa vitale.

La circolazione idrica sotterranea che alimenta le sorgenti rimane ancora in parte misteriosa.

I monti di Amelia, situati al confine tra Narni e Amelia, contribuiscono per non più del 15% alla portata totale.

Questo indica che grandi volumi d’acqua provengono da aree di ricarica remote, probabilmente dai Monti della Valnerina, dalle Dorsali Martana e Sabina, o da altre strutture carbonatiche dell’Umbria nord-orientale.

Negli ultimi decenni, diversi studi idrogeologici hanno cercato di chiarire i percorsi sotterranei, ma questioni importanti restano ancora aperte.

La preistoria della montagna: la Grotta dei Cocci tra riti neolitici e commerci antichi

La Montagna di Santa Croce rappresenta un luogo di significato archeologico e culturale di grande importanza.

La Grotta dei Cocci, situata sul monte sulla sponda destra del Nera, ha restituito reperti di eccezionale valore scientifico.

Gli scavi sistematici condotti dalla Sovrintendenza Archeologica dell’Umbria e collaboratori hanno documentato occupazioni umane prolungate.

I ritrovamenti risalgono al Neolitico antico nella sua fase terminale.

Sono emersi recipienti ceramici, strumenti litici, tracce di roghi, macine e macinelli, nonché abbondanti resti faunistici.

I livelli superiori hanno restituito materiale dell’Età del Bronzo, documentando una continuità di frequentazione di circa duemila anni.

La grotta fu luogo di rito e di culto. La varietà dei reperti e la loro distribuzione spaziale suggeriscono che genti provenienti da altri territori dell’Appennino vi convergevano per motivi religiosi e di scambio.

I materiali sono oggi conservati presso il Museo Eroli di Narni, dove rimangono accessibili agli studiosi e ai visitatori.

La presenza di una grotta con tali caratteristiche, a quota moderata e posizione strategica, testimonia come la montagna sia stata una zona di convergenza culturale fin dal Neolitico.

Questo fenomeno di centralità si perpetuerà nei secoli successivi, attraverso periodi storici diversi.

Dal medioevo ai giorni nostri: gli eremi sulla montagna sacra

La frequentazione religiosa della Montagna di Santa Croce conosce una transizione significativa in epoca medioevale.

Gli eremiti e i monaci scelgono le grotte naturali come dimore e luoghi di preghiera.

L’Eremo di San Jago rappresenta uno dei siti più affascinanti di questa tradizione.

Una grotta naturale fu adattata intorno al 1200 come luogo di eremitaggio.

Lungo le pareti circostanti si localizzano altre piccole grotticelle, nelle quali i frati si ritiravano per la meditazione.

La configurazione è simile a quanto si osserva presso il Monte Luco di Spoleto, indicando la diffusione di questo modello eremitico.

Un altro monastero, probabilmente di origine francescana, è stato perduto e successivamente ritrovato. Noto come Monastero di San Giovanni, sorge su una preesistente grotta.

Al di sopra del monastero si apre una cavità, che rappresenta probabilmente il primo insediamento eremitico prima della strutturazione formale.

La documentazione su questo sito rimane frammentaria, poiché non sono state rintracciate informazioni bibliografiche complete negli archivi storici.

L’Abbazia benedettina di San Cassiano, costruita intorno al X secolo, occupa una posizione dominante sulle pendici scoscese della montagna.

La sua ubicazione, non distante dall’imboccatura della gola del Nera, le consente di controllare il tracciato dell’antica Via Flaminia.

Durante il periodo dell’Esarcato, l’abbazia divenne parte del complesso sistema di difesa del Corridoio Bizantino, quando Roma e Ravenna erano collegate da una stretta striscia di terra circondata dai ducati longobardi.

Questo testimonia l’importanza strategica e religiosa della Montagna di Santa Croce.

Nei secoli successivi al medioevo, la montagna rimane un luogo privilegiato per le comunità religiose.

La tradizione eremitica prosegue fino ai giorni nostri. L’Abbazia di San Cassiano continua a funzionare come centro di ritiro e di preghiera.

L’insieme di queste strutture trasforma la montagna in un vero e proprio paesaggio sacro, dove la ricerca spirituale si incarna nei luoghi naturali.

Le miniere di ferro dello Stato Pontificio: l’economia sotterranea del 1700

Alla fine del XVII secolo e all’inizio del XVIII secolo, lo Stato Pontificio affronta esigenze produttive significative.

La necessità di ferro per la costruzione di palle di cannone e altri manufatti bellici spinge la ricerca di nuove fonti minerarie.

I giacimenti di ferro attorno a Monteleone di Spoleto, fino a quel momento principali, diventano insufficienti. Lo sguardo della amministrazione pontificia si rivolge alle montagne narnesi.

Intorno al 1700, per volontà di Papa Clemente XI, il sistema estrattivo prende forma sulla Montagna di Santa Croce.

Le vene di limonite pisolitica, residui di ambienti tropicali antichi, vengono sistematicamente sfruttate.

La Grotta dello Svizzero diviene la miniera principale, trasformando una cavità naturale in un cantiere sotterraneo.

Il minerale estratto raggiunge purezze notevoli: il minerale fruttava oltre il 30% di ferro di buona qualità.

Anche altre cavità della montagna sono convertite a miniere, come quella del Fosso del Fondo dei Frati di Montoro.

Lo scavo e la coltivazione avvengono praticamente a mano, seguendo le vene di minerale all’interno della roccia.

Il minerale estratto viene trasportato con carri e animali da soma.

La destinazione è Roma, dove viene consegnato alla ferriera situata fuori Piazza San Giovanni. In questa struttura il minerale grezzo è sottoposto a raffinazione.

Il processo di lavorazione impiega numerosi operai e rappresenta una componente significativa dell’economia locale.

La memoria storica conserva descrizioni dettagliate dei trasporti: viene ricordata una spedizione di circa 900.000 libbre di ferraccio da Stifone che raggiunse il porto di Ripetta, da dove fu trasferito alla ferriera romana nelle ore pomeridiane di un giovedì.

Questa attività siderurgica prosegue fino a tempi più recenti, rappresentando una forma di sfruttamento che trasforma completamente il paesaggio e gli ecosistemi della Conca Ternana con la costruzione delle Acciaierie di Terni nel 1800.

Le tracce di questa industria mineraria rimangono visibili sul terreno anche ai giorni nostri: cave, casupole abbandonate, cumuli di sterile, e il paesaggio frammentato testimoniano il passaggio intenso dell’industria estrattiva.

Da mulini e ferriere all’energia moderna: Aldo Netti e la rivoluzione idroelettrica

La storia della Montagna di Santa Croce e di Stifone conosce una trasformazione epocale nella transizione tra il XIX e il XX secolo.

Un giovane ingegnere narnese, Aldo Netti, nascerà il 1º gennaio 1869 a Narni Scalo. Dopo essersi laureato in ingegneria industriale al Politecnico di Milano—dove osservò direttamente le macchine di Edison presso la centrale termoelettrica della Redegonda—Netti fa ritorno a Stifone con determinazione innovatrice.

Il mulino di famiglia, tradizionalmente adibito a macinazione, diviene il laboratorio sperimentale di Netti.

Concepisce un sistema nel quale una macchina da lui progettata, collegata alle pale idrauliche del mulino, genera energia elettrica.

Le lampade si accendono per la prima volta a Stifone, alimentate da questa fonte rinnovabile.

Con audacia tecnica, Netti estende una rete elettrica fino a Narni, illuminando la città durante le ore notturne. Nel 1892, realizza quella che è considerata la prima centrale idroelettrica dell’Italia centrale, costruita sulle cascate dell’acqua sorgiva, in particolare sulla potente sorgente della Morica.

La carriera di Netti prosegue con ulteriori successi. Da progettista diviene proprietario di centrali elettriche, e successivamente creatore e distributore di reti elettriche.

Nel 1925, Aldo Netti muore a Roma, lasciando un’eredità duratura di innovazione tecnica e sviluppo industriale dell’Umbria.

La sua visione contribuisce a trasformare una regione agricola e rurale in un territorio dotato di moderne infrastrutture energetiche.

La centrale di Stifone rimane operativa per decenni, testimonianza dell’ingegno narnese.

Nel 2023, l’azienda energetica ERG, che aveva acquisito il patrimonio idroelettrico di Terni, dona al Comune di Narni il mulino storico, riconoscendone il valore culturale e scientifico come “luogo della memoria”.

Risorse idriche e sviluppo industriale lungo le Gole del Nera

Lo sfruttamento delle risorse idriche non si limita all’energia elettrica.

Nel corso del XVIII, XIX e XX secolo, le sorgenti della montagna alimentano numerosi mulini, gualchiere, opifici e strutture per la lavorazione di cereali, lana, legname e metalli.

Ogni cascata, ogni risorgenza rappresenta un’opportunità produttiva.

Il Molino delle Conce e l’Orto della Molina costituiscono complessi molinarî di notevole importanza, composti da molteplici fonti sorgive che forniscono forza motrice a sistemi di macinazione sofisticati per l’epoca.

L’acqua sorgiva dalle Gole del Nera consente uno sviluppo diffuso di attività manifatturiere nel territorio.

Ogni mulino rappresenta un nucleo di occupazione e di trasformazione economica.

La popolazione locale impara a leggere il paesaggio come una rete di opportunità energetiche, sfruttando ogni fonte in modo efficiente.

Questa tradizione di utilizzo razionale delle risorse idriche prosegue fino ai giorni nostri, con l’impianto di Nera Montoro che continua a generare energia.

La montagna come laboratorio naturale e testimone del tempo

La Montagna di Santa Croce si presenta dunque come un palinsesto di storia umana e naturale.

Dalle sue rocce calcaree depositatesi oltre 200 milioni di anni fa, ai rituali neolitici nelle grotte, dalla ricerca spirituale medioevale all’estrazione del ferro per il papato, dall’innovazione idroelettrica ottocentesca ai progetti moderni di meteorologia ipogea: ogni strato racconta una storia di adattamento umano alle risorse della montagna.

Gli attuali studi del Gruppo di Lavoro Aria della UTEC NARNI si iscrivono in questa tradizione secolare di ricerca e conoscenza.

Come i monaci meditavano nelle grotte, come i minatori estraevano il minerale, come gli ingegneri sfruttavano l’energia dell’acqua, così gli speleologi contemporanei proseguono nella decifrazione dei misteri della montagna, ora attraverso il tracciamento dei flussi d’aria e il monitoraggio dei parametri climatici sotterranei.

La montagna rimane un maestro silenzioso, che rivela i suoi segreti solo a chi sa osservare con pazienza e metodo scientifico.

Ora scrivo il terzo articolo lungo e dettagliato.

Il Laser che Vede Attraverso il Bosco: Dalla Ricerca Manuale al LiDAR, Come il Gruppo UTEC Scopre Grotte Nascoste sulla Montagna di Santa Croce

48 anni di evoluzione tecnologica: dal 1977 al 2025, come i sensori laser trasformano la speleologia umbra e rivelano cavità nascoste sotto la fitta vegetazione

L’avventura comincia nel 1977: sei ragazzi e un manuale sul bosco

La storia del Gruppo Speleologico UTEC NARNI affonda le radici in un pomeriggio di ottobre del 1977. Sei giovani appassionati di avventura decidono di fondare l’Unione Trapper Escursionisti Cattolici, prendendo ispirazione da un manuale dell’epoca dedicato ai piccoli esploratori del bosco. La sede iniziale si trova in Via del Campanile, nel centro storico di Narni. L’attrezzatura è inventata e improvvisata, spesso copiata dal mitico manuale di riferimento. Non c’è denaro, non ci sono sussidi, solo passione sfrenata per il territorio circostante.

I primi obiettivi di ricerca si concentrano su monte Santa Croce, la montagna che domina la Valle del Nera. La prima uscita registrata rimane memorabile: il gruppo si dirige verso la Grotta dello Svizzero, cavità già nota ma ancora inesplorata sistematicamente. Questi giovani ragazzi cominciano a scandagliare il territorio con strumenti rudimentali. Ogni uscita rappresenta un’avventura nel significato più pieno della parola. La tradizione di ricerca si radica profondamente nel gruppo. Nel 1979, durante esplorazioni nel centro storico di Narni, il gruppo speleologico scopre un passaggio nascosto sotto un antico convento domenicano, che porterà alla riapertura di Narni Sotterranea, oggi una delle più importanti attrazioni archeologiche dell’Umbria.

Nel corso degli anni, la ricerca sistematica procede lentamente. La vocazione verso le grotte prende definitivamente il sopravvento sulla componente trapper. Il gruppo cresce in numero di soci e in acquisizione di competenze tecniche. Nel 1982, la sede si trasferisce presso la vetusta Torre di San Domenico, ubicazione che rimane la base operativa fino ai giorni nostri. Il nome dell’organizzazione si evolve per riflettere meglio la missione: UTEC diventa Unità Tecnica Esplorazione Cavità. Questo cambiamento non è superficiale, ma rappresenta il passaggio da un’associazione ludica a una struttura scientifica e metodica.

Quarant’anni di evoluzione: come la ricerca speleologica si trasforma dal 1977 al 2024

I primi tre decenni di attività dell’UTEC—dal 1977 al 2010—rappresentano l’era della ricerca di base. Gli speleologi si affidano a strumenti tradizionali: la bussola Silva, il clinometro per misurare gli angoli di inclinazione, il metro a fettuccia, il distanziometro manuale. Le ricerche procedono in modo sistematico ma molto laborioso. Un team di ricercatori impiega ore per tracciare la pianta di una grotta di poche centinaia di metri di lunghezza. Ogni rilievo richiede la misurazione manuale di centinaia di punti, ognuno dei quali deve essere registrato su carta. La documentazione è essenziale ma il procedimento è estenuante.

Durante questo primo periodo, gli speleologi dell’UTEC acquisiscono una conoscenza profondissima del territorio attraverso l’esperienza diretta. Ogni ricognizione nel bosco, ogni discesa in grotta, ogni scavo rappresenta un’opportunità per apprendere la geologia, l’idrogeologia e la morfologia della Montagna di Santa Croce. La lettura delle mappe geologiche in scala 1:25.000 pubblicate dall’Istituto Geografico Militare (IGM) diventa uno strumento essenziale. Gli speleologi imparano a riconoscere i depositi di ferro limonitici, le faglie, le fratture, le zone di carsismo intenso. Questa fase di apprendimento è preziosa e non sarà mai completamente sostituita dalla tecnologia.

Tra il 1990 e il 2010, si introduce la cartografia numerica. I dati GPS diventano disponibili. Le prime fotografie aeree digitali cominciano a circolare. Gli speleologi iniziano a digitalizzare i rilievi tradizionali, creando i primi database in formato digitale. La Federazione Umbra Gruppi Speleologici istituisce protocolli standardizzati per il catasto regionale. Nel 1994, viene ultimato il restauro e la riapertura al pubblico di Narni Sotterranea. Nel 2024, il Gruppo speleologico UTEC Narni scopre e cataloga la millesima grotta dell’Umbria, denominata “Grotta del Cavallino Bianco”, situata a Massa Martana in una formazione di travertino.

Il decennio 2010-2020 vede l’introduzione sistematica del GPS di precisione, dei modelli digitali iniziali, e dei primi software di gestione del catasto speleologico. Tuttavia, il vero cambio di paradigma avviene tra il 2020 e il 2025, quando tecnologie completamente nuove si affacciano alla comunità speleologica italiana.

Che cosa è il LiDAR e come funziona l’acquisizione aerea

Il LiDAR è l’acronimo di Light Detection and Ranging. Si tratta di una tecnologia di telerilevamento attivo che rappresenta uno dei più importanti progressi scientifici degli ultimi due decenni per le discipline che studiano il territorio. A differenza dei metodi passivi tradizionali—come le fotografie aeree che si limitano a registrare la luce solare riflessa dalla superficie—il LiDAR emette autonomamente segnali luminosi e misura la riflessione di questi segnali.

Il sistema fisico di acquisizione consiste in una piattaforma aerea (un aereo o un drone), su cui è montato un sensore laser. Questo sensore genera impulsi laser ultra-rapidi a frequenze di decine di migliaia di volte al secondo. Ogni impulso percorre il cammino dalla piattaforma verso il terreno, si riflette sulla superficie terrestre (o su qualsiasi oggetto, inclusa la vegetazione), e ritorna al ricevitore. Il sensore misura il tempo di andata e ritorno di ogni impulso. Conoscendo la velocità della luce, è possibile calcolare con grande precisione la distanza tra il sensore e il punto riflettente.

Il sistema è equipaggiato inoltre con un ricevitore GPS di precisione (DGPS) e un sistema di navigazione inerziale (INS), che registrano istante per istante la posizione e l’orientamento della piattaforma aerea. Questo è essenziale per convertire le misure di distanza in coordinate tridimensionali (X, Y, Z) nel sistema di riferimento geografico.

In una campagna LiDAR aerea standard per scopi di cartografia geologica o ambientale, la piattaforma vola a un’altitudine tipica di 700 metri dal suolo. A questa quota, il sensore acquisisce una densità di punti di circa 4-10 punti per metro quadrato. Ciò significa che ogni metro quadrato della superficie sorvolata viene campionato con 4-10 misure. Moderna acquisizione LiDAR raggiunge risoluzioni al suolo di 1 metro per 1 metro, fornendo una risoluzione di dettaglio senza precedenti.

La particolarità cruciale del LiDAR risiede nella sua capacità di acquisire molteplici ritorni da un singolo impulso laser. Quando il raggio colpisce la chioma di un albero, parte dell’energia si riflette dalle foglie superiori, parte penetra e si riflette da strati più bassi della vegetazione, e parte raggiunge ancora il suolo sottostante. Il sensore LiDAR registra tutti questi ritorni, etichettando ciascuno con l’altezza della riflessione. Questo consente al sistema di “vedere attraverso” la vegetazione fitta e mappare accuratamente la superficie del suolo sottostante.

Dalla nuvola di punti al modello digitale del terreno: il processamento dei dati LiDAR

Dopo l’acquisizione in volo, i dati grezzi consistono in milioni di coordinate tridimensionali, denominate “nuvola di punti”. Per una zona di interesse di 100 chilometri quadrati, il volume di dati può raggiungere decine di gigabyte. Elaborare questa mole di informazioni richiede software specializzati e competenza tecnica significativa.

Il primo passo nel processamento consiste nella classificazione dei punti. Un algoritmo automatico—o una procedura manuale in caso di dati complessi—assegna ogni punto a una categoria: terreno, vegetazione (ulteriormente suddivisa in vegetazione bassa e vegetazione alta), costruzioni, acqua, rumore, ecc. La classificazione è basata su caratteristiche quali l’altezza del punto, l’intensità della riflessione laser, la continuità spaziale rispetto ai punti circostanti.

Una volta classificati i punti, gli analisti generano il Digital Terrain Model (DTM), una griglia regolare in cui ogni cella contiene l’elevazione del suolo (escludendo la vegetazione). Contemporaneamente, generano il Digital Surface Model (DSM), una griglia analoga ma che include anche la vegetazione. Sottraendo il DTM dal DSM si ottiene la “altezza della vegetazione” per ogni punto: questa informazione è preziosa per studi forestali e per la visibilità degli oggetti nel territorio.

Per la ricerca speleologica, il DTM è lo strumento più importante. Un DTM a risoluzione di 1 metro consente di vedere caratteristiche del territorio invisibili dalle fotografie aeree tradizionali. In particolare, il DTM può essere elaborato per generare una mappa di “hillshade” o “shaded relief”: una rappresentazione bidimensionale che simula l’illuminazione solare da una direzione specifica, mettendo in evidenza ogni microrilievo del terreno. Le doline, i burroni, le depressioni carsiche compaiono come ombre e chiaroscuri caratteristici.

Un ulteriore passo di analisi consiste nel calcolare la “pendenza” in ogni cella del DTM. Le aree ad alta concavità—dove le superfici circostanti convergono verso un basso centrale—rappresentano i siti topograficamente più favorevoli alla formazione di doline carsiche. Algoritmi di classificazione automatica denominati “geomorfoni” assegnano a ogni cella una categoria morfologica: pianura, pendio, cresta, depressione, ecc. Le celle classificate come “depressione” costituiscono i bersagli principali per la ricerca speleologica.

Penetrare la giungla verde: come il LiDAR vede il sottosuolo attraverso la foresta

Sulla Montagna di Santa Croce, la vegetazione rappresenta uno dei maggiori ostacoli alla ricerca visuale tradizionale. La montagna è ricoperta da boschi fitti, prevalentemente querceti, carpineti e orno-ostrieti. Durante la stagione estiva, la copertura vegetale è così densa che un osservatore a terra non riesce a scorgere il suolo da una distanza di pochi metri.

Negli ultimi cinquant’anni, le ricerche manuali hanno individuato numerose grotte sulla montagna. Tuttavia, molti ingressi rimangono mascherati dalla vegetazione, accessibili solo occasionalmente quando il movimento del bosco rivela per pochi istanti una frattura profonda. Alcuni ingressi sono stati ricoperti da frane di detrito e terreno, o da crollo di alberi. Parte dell’attività speleologica precedente è stata dimenticata, i siti non più localizzabili con certezza.

Il LiDAR cambia radicalmente questo scenario. Una volta elaborato il DTM, gli speleologi e i geomorfologi sono in grado di identificare tutte le depressioni del terreno—qualunque sia il loro livello di copertura vegetale. Software specializzato, incluso un programma open-source sviluppato dallo speleologo statunitense Alex Fischer, analizza il DTM alla ricerca di pattern caratteristici delle doline. L’algoritmo identifica aree di convergenza della pendenza, zone di accumulo idrico teorico, e microrilievi concavi. Ogni potenziale dolina viene marcata con le sue coordinate geografiche.

Le ricognizioni di terreno procedono quindi in modo molto più efficiente. Gli speleologi scaricano le coordinate dei bersagli potenziali su uno smartphone con GPS. Durante un’escursione nel bosco, utilizzano il GPS per navigare verso ogni coordinata. Quando raggiungono il sito, cercano attivamente un ingresso di grotta. In molti casi, il sito viene verificato come effettivamente una dolina carsica, spesso con ingressi di grotta tangibili.

Il Gruppo UTEC Narni entra nell’era digitale: LiDAR da iPhone a rilievi multiscala

Nel 2023, il Gruppo Speleologico UTEC NARNI inizia a sperimentare sistematicamente con la tecnologia LiDAR. Non con sensori aerei professionali (il cui costo è proibitivo per un’associazione volontaria), ma con sensori LiDAR integrati negli iPhone 13 Pro, un dispositivo disponibile in commercio al costo di qualche centinaio di euro.

Il sensore LiDAR di iPhone utilizza un principio analogo al LiDAR aereo, ma su scala ridotta. Emette una griglia di impulsi infrarossi e misura i ritorni per ricavare una nuvola di punti della scena visualizzata dalla fotocamera del telefono. La risoluzione è molto inferiore a quella del LiDAR aereo—circa 5-10 cm al massimo—ma sufficiente per rilievi dettagliati all’interno di grotte.

Gli speleologi dell’UTEC scaricano il software open-source CloudCompare, uno strumento gratuito per la gestione e l’analisi di nuvole di punti. Portano l’iPhone 13 Pro nelle grotte esplorate, effettuano scansioni 3D dettagliate degli ambienti ipogei, ed esportano i dati per successiva elaborazione.

Nel 2024, sulla Montagna di Santa Croce, il Gruppo scopre tre nuove cavità dedicate proprio all’innovazione tecnologica: la “Grotta del Fungo”, la “Grotta del LiDAR” e la “Grotta di Sasha”. Queste scoperte rappresentano il simbolo visivo della trasformazione della ricerca speleologica del gruppo.

Ma il vero impatto operativo del LiDAR per il Gruppo UTEC deriva dall’analisi sistematica dei dati LiDAR pubblicamente disponibili. Nel 2020-2025, il Ministero dell’Ambiente italiano rende disponibili i dati LiDAR acquisiti da piattaforme aeree su tutto il territorio nazionale. Il DEM TINITALY, un modello digitale della topografia italiana sviluppato dall’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), viene reso pubblico con risoluzione di 10 metri. Successivamente, vengono pubblicati dati LiDAR a risoluzione di 1 metro per vaste aree dell’Italia centrale.

Gli speleologi dell’UTEC accedono a questi dati tramite il Geoportale Nazionale o portali regionali. Analizzano il DTM della Montagna di Santa Croce e dei territori circostanti. Integrano queste informazioni con le mappe geologiche storiche, le fotografie aeree storiche, e soprattutto la loro conoscenza enciclopedica del territorio acquisita in quarantotto anni di ricerche.

L’integrazione: LiDAR, mappe geologiche, storia, conoscenza del territorio

La ricerca di grotte con il LiDAR non è un processo completamente automatizzato. L’analisi dei dati rimane fondamentale, ma l’intelligenza umana e il contesto locale restano insostituibili.

Il Gruppo UTEC accede alle mappe geologiche in scala 1:25.000 pubblicate dall’Università di Perugia e dall’Istituto Geologico e Minerario Italiano. Queste mappe delineano le formazioni calcaree (litostratigrafia), le faglie, le fratture, le zone di carsismo intenso. Gli speleologi leggono il DTM LiDAR alla ricerca di doline, ma concentrano l’attenzione soprattutto nelle aree dove i depositi di calcare massiccio sono più estesi, o dove le faglie e le fratture indicano percorsi preferenziali di circolazione idrica sotterranea.

La storia geologica e mineraria della montagna fornisce indizi aggiuntivi. La Montagna di Santa Croce è nota per la presenza di depositi di limonite pisolitica, sfruttati come miniere nel XVIII-XIX secolo. Queste miniere si localizzavano soprattutto dove le cavità naturali erano numerose e raggiungibili. Uno speleologo che conosca questa storia sa che in certe zone la densità di grotte è intrinsecamente più elevata.

La conoscenza storica si estende inoltre alle sorgenti d’acqua. Le sorgenti di Stifone sono il punto di scarico principale dell’acquifero regionale. Il Gruppo UTEC conosce la morfologia dell’acquifero attraverso decenni di studi. Nell’anno 2024-2025, il Gruppo conduce ricerche specifiche anche nel comprensorio Amelia-Guardea, dove l’analisi LiDAR ha rivelato oltre 20 voragini di enormi dimensioni, alcuni di decine di metri di profondità. Queste cavità affioranti rappresentano zone di ricarica diretta dell’acquifero carsico.

La conoscenza del territorio è inoltre radicata nella memoria collettiva del Gruppo. Anziani speleologi ricordano le posizioni approssimative di grotte scoperte decenni fa ma mai adeguatamente documentate. Il LiDAR permette di ritrovare questi siti persi: il DTM mostra la dolina, il GPS guida il ricercatore al luogo, e l’ingresso della grotta viene confermato.

Dal bosco alla grotta: l’evoluzione della metodologia di ricerca sulla Montagna dal 1977 al 2025

Nel 1977, la metodologia di ricerca era la più semplice possibile: camminare nel bosco, occhi aperti, alla ricerca visuale di ingressi di grotta. Richiedeva ottima conoscenza del territorio e molto tempo. Le ricerche erano spesso guidate da segnalazioni di pastori, contadini, o da pura casualità. Molte grotte rimanevano nascoste.

Nei decenni seguenti (1980-2000), si aggiungono sistematicità e cartografia. Gli speleologi mappano zone specifiche della montagna in modo metodico, camminando lungo profili regolari. Consultano le carte topografiche per identificare aree ad alta densità di doline. La ricerca rimane a piedi, ma diventa più organizzata.

Tra il 2000 e il 2020, le fotografie aeree storiche cominciano a fornire indizi. Gli speleologi notano deformazioni del terreno o pattern di vegetazione anomali. Le prime ortofoto digitali (immagini aeree georeferenziate) permettono di tracciare sentieri e di ritrovare siti precedentemente catalogati. La carta geologica numerica integra i dati geologici.

Dal 2020 in poi, il LiDAR trasforma completamente l’approccio. Invece di cercare nel buio del bosco, gli speleologi hanno una mappa dettagliata di ogni depressione, ogni dolina, ogni microrilievo. Le ricognizioni diventano mirate e veloci. Il tempo speso in ricerca aerea nel bosco si riduce drammaticamente. Le scoperte diventano più sistematiche e meno casuali.

Nel 2024, il Gruppo scopre tre cavità sulla Montagna Santa Croce precisamente tramite questa metodologia integrata: analisi LiDAR del DTM, identificazione di potenziali doline, consultazione delle carte geologiche per verificare la localizzazione rispetto alle formazioni calcaree, ricognizione sul campo con GPS, e infine localizzazione e catalogazione dei tre nuovi ingressi.

Un caso studio: le ricerche sui Monti di Amelia e Guardea nel 2024-2025

Uno dei progetti più significativi del Gruppo UTEC negli ultimi due anni riguarda l’acquifero carsico compreso tra i comuni di Amelia e Guardea. Questo acquifero è noto per l’importanza idrogeologica regionale e per la ricchezza di sistemi di cavità.

Nel 2023-2024, i geologi regionali e i ricercatori dell’UTEC scaricano i dati LiDAR pubblici per la zona. L’analisi sistematica del DTM a risoluzione 1-2 metri rivela la presenza di numerose doline e depressioni carsiche. Molte di queste compaiono come macchie scure nel DTM—indicatrici di depressioni profonde—ma non sono mai state precedentemente catalogate perché coperte da vegetazione fitta o non accessibili da sentieri percorribili.

Il Gruppo organizza campagne di ricerca mirate. Le coordinate ricavate dal DTM vengono caricate su smartphone con GPS. Gli speleologi raggiungono ogni sito e verificano se si tratta di una dolina carsica e se contiene ingressi di grotta. Nel corso di circa 12 mesi, vengono identificate e catalogate oltre 20 voragini di enormi dimensioni. Alcune profondità raggiungono decine di metri. Le dimensioni di alcuni ingressi suggeriscono la presenza di sistemi di cavità importanti e potenzialmente inesplorati.

Questo risultato sarebbe stato praticamente impossibile da conseguire con metodologie tradizionali. Il tempo speso nella ricerca aerea e il volume di territorio coperto sarebbero stati proibitivi. Invece, con il LiDAR, la localizzazione e la verificazione delle doline diventa una procedura sistematica e replicabile.

La comparazione: quanto tempo si risparmia con il LiDAR

Uno dei vantaggi quantificabili del LiDAR è il guadagno di tempo. Nel 2024, il Gruppo UTEC esegue un rilievo tradizionale e uno con LiDAR iPhone della stessa cavità (una formazione di circa 700 metri di cunicoli) e misura il tempo richiesto.

Con il metodo tradizionale—bussola, clinometro, fettuccia metrica—la squadra impiega circa 6-8 ore di lavoro in grotta per completare il rilievo di un cunicolo di 700 metri. La documentazione prodotta è accurata a livello centimetrico, ma il tempo è considerevole e il lavoro fisicamente estenuante.

Con il LiDAR iPhone, la stessa cavità viene completamente scansionata in circa 5 minuti di camminata e scansione. Il file dati viene elaborato in circa 20-30 minuti con CloudCompare. La precisione è leggermente inferiore rispetto al metodo tradizionale (decimetrica anziché centimetrica), ma per la maggior parte degli usi speleologici e archeologici rimane pienamente adeguata.

Questo significato tempo di riduzione consente al Gruppo di esplorare e documentare una quantità molto maggiore di cavità annualmente. Nel 2025, il Gruppo pianifica di completare i rilievi di almeno 15-20 cavità, un numero che sarebbe stato irrealistico nel 1995.

Per quanto riguarda la ricerca aerea di ingressi di grotta, il LiDAR è comparativamente ancora più efficiente. Un’escursione manuale nel bosco per cercare una singola dolina può impiegare ore e spesso non trova nulla. Una sessione di analisi del DTM LiDAR, invece, può identificare 10-20 potenziali doline in poche ore di lavoro al computer, con coordinate precise fornite da inserire nel GPS.

Le sfide rimangono: limiti del LiDAR e ruolo dell’esperienza umana

Malgrado i notevoli vantaggi, il LiDAR non è una soluzione onnisciente. Rimangono sfide significative.

Primo, la qualità dei dati LiDAR varia significativamente a seconda della data di acquisizione, della densità di punti, delle condizioni meteorologiche al momento del volo, e della precisione della classificazione. Un DTM generato da LiDAR di qualità scadente può contenere artefatti e errori che fuorviano la ricerca.

Secondo, non tutte le doline contengono grotte, e non tutte le grotte si manifestano come doline superficiali. Una dolina carsica aperta alle piogge contemporanee può rivelarsi un buco di permeazione nel terreno senza cavità sotterranea significativa. Al contrario, alcune grotte hanno ingressi piccolissimi mascherati da pochi centimetri di suolo e fogliame, e rimangono invisibili anche al DTM più dettagliato.

Terzo, il LiDAR penetra la vegetazione ma non “vede” attraverso il fogliame fino al punto da escludere completamente la sua presenza. In boschi estremamente densi, il DTM calcolato dal LiDAR rappresenta ancora la chioma degli alberi, non il suolo. Questo introdurre errore nella stima dell’elevazione del terreno. Una dolina profonda pochi metri e coperta dalla vegetazione fitta può risultare invisibile nel DTM.

Infine, l’interpretazione del DTM rimane un’arte. Un DTM mostra una depressione circolare, ma occorre esperienza per distinguere una dolina carsica genuina da un’imperfezione del terreno dovuta ad erosione superficiale, cedimento di terreno agricolo, o altre cause non carsiche.

Per questi motivi, il Gruppo UTEC continua a valorizzare l’esperienza umana e la conoscenza storica del territorio. Il LiDAR è uno strumento potentissimo, ma rimane uno strumento tra molti. La metodologia migliore combina il LiDAR con la lettura attenta delle mappe geologiche, la conoscenza storica, le ricognizioni di terreno, e l’intuizione degli speleologi esperti.

Il futuro della speleologia: SLAM, IA, e catasto dinamico

Nel 2026 e oltre, ulteriori innovazioni tecnologiche si affacciano alla comunità speleologica. Il Gruppo UTEC e altri gruppi italiani iniziano a sperimentare con la tecnologia SLAM (Simultaneous Localization and Mapping). Gli smartphone moderni, equipaggiati con sensori LiDAR e accelerometri avanzati, possono generare mappe tridimensionali complete di ambienti complessi in tempo reale. Un escursionista che cammina in una grotta con uno smartphone in mano può registrare automaticamente la geometria dell’ambiente senza necessità di rilievi tradizionali.

L’intelligenza artificiale e gli algoritmi di machine learning cominciano a essere applicati all’analisi automatica di nuvole di punti e di DTM per identificare pattern carsici con maggiore accuratezza. Software specializzati imparano a riconoscere le forme geometriche tipiche delle doline e a distinguerle da altri tipi di depressioni topografiche.

Il Gruppo UTEC partecipa attivamente a questi sviluppi. Nel 2024, il Gruppo è rappresentato nei convegni internazionali di speleologia, presentando i risultati delle ricerche con LiDAR. Nel 2025, è in corso una collaborazione con università italiane per sviluppare protocolli standardizzati di analisi LiDAR per la ricerca speleologica.

In una visione di medio-lungo termine, il catasto speleologico italiano potrebbe trasformarsi in uno strumento dinamico, aggiornato periodicamente utilizzando nuovi rilievi LiDAR, fotogrammetria aerea, e dati satellitari. Una piattaforma online consentirebbe a tutti i gruppi speleologici di accedere a una mappa comune aggiornata del patrimonio caverno italiano, facilitando la ricerca, la documentazione, e la conservazione.

Un’eredità di 48 anni: dal 1977 al 2025

Nel 1977, sei ragazzi con un manuale e un’attrezzatura improvvisata decidono di esplorare il bosco della Montagna di Santa Croce. Scoprono grotte, scavano passaggi, mappano cavità con metodi manuali, e fondano una comunità scientifica locale.

Nel 2025, i loro successori—molti dei quali formati dagli stessi pionieri degli anni ’80 e ’90—continuano la missione con strumenti completamente trasformati. Invece di bussole e fettucce, utilizzano laser aerei e smartphone intelligenti. Invece di cercere al buio nel bosco, analizzano DTM del terreno ripreso da elicotteri e satelliti. Invece di carta e matita, usano database digitali e software di elaborazione 3D.

Eppure l’essenza del lavoro rimane invariata. Gli speleologi odierni del Gruppo UTEC rimangono “amanti dell’avventura”, come era scritto nel primo statuto del 1977. Rimangono mossi dalla curiosità scientifica, dal desiderio di comprendere il mondo nascosto del sottosuolo, dal piacere della scoperta. Il LiDAR e le tecnologie correlate sono strumenti straordinari, ma rimangono strumenti al servizio di questo spirito perenne di ricerca.

La Montagna di Santa Croce, nel 2025, rimane ancora largamente inesplorata. Nuove cavità attendono di essere scoperte sotto i suoi boschi. Se nel 1977 il Gruppo contava sei membri con poca attrezzatura, nel 2025 il Gruppo conta più di 60 soci, una scuola di speleologia accreditata, una biblioteca specializzata, laboratori di elaborazione dati, e accesso a tecnologie che avrebbe sorpreso gli stessi pionieri degli anni settanta.

La sfida prossima è quella di continuare la tradizione di ricerca sistematica, applicando gli insegnamenti dei decenni passati insieme alle possibilità offerte dalle innovazioni tecnologiche contemporanee. Il LiDAR non concluderà la storia della Montagna di Santa Croce. Rappresenta piuttosto un nuovo capitolo—un capitolo nel quale la ricerca accelera, le scoperte si moltiplicano, e il patrimonio speleologico della regione viene finalmente documentato nella sua completezza.