Meccanismi di formazione di sinkhole e analisi di previsione basata sulla geostatistica in un terreno carsico mantellato

Gli sforzi per valutare la formazione di sinkhole e quantificare i fattori di controllo sono ostacolati dalla mancanza di osservazioni storiche o set di dati a risoluzione grossolana in molte aree. Abbiamo applicato i recenti progressi nella mappatura delle doline basata su GIS e nelle statistiche spaziali per indagare in modo completo i fattori che controllano la formazione delle doline nell’ambiente carsico della contea di Dougherty, in Georgia. Le doline si formano a varie scale spaziali e temporali all’interno del sito di prova. È stata condotta una metodologia in tre fasi. In primo luogo, 275 doline che si sono formate o sono state ingrandite tra il 1999 e il 2011 sono state rilevate confrontando i risultati degli inventari delle doline derivati da due DEM acquisiti nel 1999 e nel 2011. Inoltre, è stato utilizzato un DEM LiDAR (risoluzione di 1 m) per raccogliere un inventario spazialmente dettagliato di 3412 doline. I dati dell’inventario delle doline sono stati convertiti in mappe di densità delle doline per le analisi successive. Sono stati applicati i modelli statistici spaziali OLS (Ordinary least squares) e GWR (geographically weighted regression) per quantificare l’impatto dei fattori di controllo sulla densità delle doline. I fattori di controllo includevano variabili geologiche, idrologiche, antropiche, idrogeologiche e geomorfologiche. Per i due set di dati dell’inventario delle doline analizzati, lo spessore dello strato di copertura, le fluttuazioni della falda acquifera e la vicinanza a fratture, corsi d’acqua e zone umide sono stati i fattori di controllo più influenti sulla formazione delle doline (valori p-valori GWR <0,05). Infine, i risultati delle statistiche spaziali sono stati utilizzati per 1) produrre mappe interpolate di previsione delle doline e 2) valutare la precisione delle previsioni della densità delle doline delle statistiche spaziali. I risultati forniscono valutazioni dei fattori di controllo sulla formazione delle doline e dimostrano il potenziale per applicazioni simili in altre aree carsiche con una serie temporale di DEM e set di dati accessori simili. L’approccio adattato basato su GIS non sostituisce le procedure che dipendono da indagini sul campo complete sia per l’inventario delle doline che per l’acquisizione di dati sui fattori di controllo, anche se offre stime per la comprensione dello sviluppo delle doline su aree estese per aiutare a selezionare strategie di mitigazione adeguate.