Quantitative Assessment of Riverbank Erosion and Accretion Dynamics along the Saryu River (1995–2025) Using the Digital Shoreline Analysis System

Sintesi Tecnica: Valutazione Quantitativa della Dinamica di Erosione e Accrezione delle Sponde del Fiume Saryu (1995–2025)

Definizione del Problema
I grandi fiumi alluvionali, in particolare quelli nei sistemi himalayani dominati dal monsone come il Ghaghara (conosciuto localmente come Saryu nella regione di Ayodhya), subiscono continui aggiustamenti della linea di riva attraverso l'erosione e l'accrezione. Questi processi portano a una migrazione significativa del canale, al rimodellamento della pianura alluvionale, alla perdita di terreno e al danneggiamento delle infrastrutture. Sebbene l'erosione e la migrazione del canale siano state studiate nel contesto più ampio del bacino del Gange, esiste una mancanza di valutazioni quantitative sistematiche e a lungo termine specifiche per il tratto del fiume Saryu nell'area di Ayodhya. Questa lacuna è critica, data la crescente intervento antropico nella regione, inclusi lo sviluppo del lungofiume e la costruzione di argini, che richiedono una chiara comprensione del comportamento del canale e della stabilità delle sponde. Inoltre, l'asimmetria spaziale dei processi di erosione e accrezione e la loro variabilità temporale su più decenni non erano state precedentemente valutate in questo specifico tratto.

Metodologia
Lo studio ha impiegato un approccio geospaziale multi-temporale per quantificare la dinamica delle sponde del fiume dal 1995 al 2025.

• Fonti dei Dati: La ricerca ha utilizzato immagini satellitari Landsat (Landsat 4–5 TM e Landsat 8–9 OLI) acquisite durante la stagione secca (novembre–febbraio) per minimizzare la variabilità stagionale della portata e la copertura nuvolosa. Sono stati analizzati quattro momenti temporali distinti: 1995, 2005, 2015 e 2025.
• Delineazione della Linea di Riva: Le linee di riva del fiume sono state definite sulla base del confine esterno stabile segnato dalla vegetazione persistente, piuttosto che dai bordi d'acqua transitori. L'Indice di Vegetazione Differenziata Normalizzata (NDVI) è stato utilizzato per migliorare il contrasto tra le pianure alluvionali vegetate e le aree del canale esposte, facilitando la digitalizzazione manuale dei confini stabili delle sponde in ArcGIS.
• Digital Shoreline Analysis System (DSAS): Il DSAS (v5.1) è stato utilizzato per quantificare la migrazione laterale del canale. Sono stati costruiti separatamente i baseline per la riva sinistra e la riva destra per garantire la generazione indipendente dei transetti. I transetti sono stati posizionati a intervalli di 20 metri. Lo studio ha calcolato tre indicatori statistici primari:
  • End Point Rate (EPR): Il tasso medio annuo di spostamento della riva tra la data più remota e quella più recente.
  • Linear Regression Rate (LRR): La pendenza della linea di regressione lineare dei minimi quadrati adattata a tutte le posizioni della riva, fornendo una stima statisticamente robusta dei tassi di erosione o accrezione.
  • Net Shoreline Movement (NSM): Lo spostamento laterale totale tra le linee di riva più vecchie e più recenti.
• Analisi Basata sull'Area: Per stimare i cambiamenti decennali nelle aree di erosione e accrezione, lo studio ha utilizzato l'Indice di Acqua Differenziato Normalizzato Modificato (MNDWI) per estrarre i poligoni del canale fluviale. Un approccio di sovrapposizione di poligoni multipli è stato applicato a anni successivi per calcolare l'estensione spaziale dell'erosione (zone recentemente occupate), dell'accrezione (zone abbandonate) e delle aree invariate.

Risultati Chiave
L'analisi ha rivelato una pronunciata asimmetria nel comportamento delle sponde tra i due lati del fiume Saryu durante il periodo di 30 anni:

• Riva Sinistra (Lato Gonda–Basti): Questa riva ha mostrato una tendenza dominante all'erosione. Su 5.197 transetti, l'81,7% ha mostrato erosione. Il valore medio del Linear Regression Rate (LRR) è stato di −49,39 m anno⁻¹, e il valore medio dell'End Point Rate (EPR) è stato di −44,96 m anno⁻¹. Il movimento medio della linea di riva (NBM) ha indicato un arretramento di −1.286,73 m.
• Riva Destra (Lato Ayodhya): Al contrario, la riva destra ha mostrato una leggera tendenza all'accrezione. Circa il 55,86% dei 5.016 transetti è stato classificato come accrezionale. Il valore medio del LRR è stato di +12,31 m anno⁻¹, il valore medio dell'EPR è stato di +11,28 m anno⁻¹, con un NBM medio di +337,75 m.
• Variabilità Temporale (Basata sull'Area): L'analisi decennale ha evidenziato dinamiche mutevoli:
  • 1995–2005: L'erosione è stata dominante, coprendo 66,10 km², rispetto ai 28,17 km² di accrezione.
  • 2005–2015: L'accrezione ha superato l'erosione, con 59,56 km² di accrezione contro 48,51 km² di erosione.
  • 2015–2025: Il sistema ha raggiunto un quasi-equilibrio, con erosione (50,15 km²) e accrezione (49,80 km²) quasi uguali.
• Entità del Cambiamento: I valori della Shoreline Change Envelope (SCE) sono stati sostanziali, con valori medi di 2.697 m sulla riva sinistra e 2.168 m sulla riva destra, indicando un esteso aggiustamento laterale del canale attraverso un ampio corridoio di pianura alluvionale.

Significatività e Rivendicazioni
Gli autori affermano che questo studio fornisce la prima prova quantitativa della migrazione laterale del canale asimmetrica a lungo termine e del continuo rimodellamento della pianura alluvionale lungo il fiume Saryu nella regione di Ayodhya. La ricerca dimostra che il canale non sta oscillando simmetricamente, ma sta subendo uno spostamento latero netto verso la pianura alluvionale sinistra, guidato dalla migrazione dei meandri e influenzato da controlli topografici regionali come la cresta di Faizabad.

Lo studio asserisce che l'uso combinato di DSAS e tecniche di sovrapposizione di poligoni offre un robusto framework geospaziale per il monitoraggio dei cambiamenti delle sponde fluviali. I risultati sono presentati come una base scientifica per:

1. Pianificazione del Lungofiume: Informare le strategie di sviluppo nel tratto di Ayodhya, dal punto di vista culturale ed economico.
2. Gestione del Rischio di Erosione: Identificare le zone di alta vulnerabilità, in particolare lungo la riva sinistra.
3. Gestione Sostenibile del Corridoio Fluviale: Supportare le strategie di protezione delle sponde e la comprensione della natura dinamica dell'evoluzione del canale nei grandi fiumi alluvionali.

Gli autori osservano che, sebbene la variabilità temporale di erosione e accrezione (che passa da una fase dominata dall'erosione a una dominata dall'accrezione) riduca la forza dei trend di regressione lineare in determinati contesti, l'entità complessiva dello spostamento conferma la natura altamente dinamica del sistema fluviale. Lo studio conclude che queste valutazioni quantitative sono essenziali per un processo decisionale informato riguardante la gestione del fiume e la sicurezza delle infrastrutture nella regione.