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Contemporary atmospheric temperature rise imposes profound physical changes to high- elevation mountain environments. These changes, by directly affecting the mountain cryosphere through glacier retreat and permafrost degradation, can alter the hydrologic regime of mountain drainage basins (Huggel et al., 2015), as well as the amount and caliber of sediment readily available for mass movements and fluvial transport. Although sediment supply exerts a primary control on channel stability and relevant geo-hazard potential, there is a general lack of standard procedures for characterizing sediment sources, sediment typology and for evaluating sediment availability. This gap, which is mainly associated with the variety of existing national and regional protocols of data collection, currently prevents pursuing an unbiased, transnational risk management strategy considering current climatic challenges. SedInOut, through a joint international effort, aims to develop methodologies for the quantification and characterization of sediment across representative pilot catchments, towards a sustainable land management that values geo-risk mitigation and sediment recycling. In this report, we present a methodological approach that relies on existing geological mapping (CARG project), high-resolution digital topography, and historical aerial photos and orthophoto mosaics, while integrating field-based and proximal sensing data in conjunction with multi- temporal, remotely based mapping (Figure 1).Remotely sensed procedures include multi- temporal mapping of glacier extent (Section 3.1.1), Quaternary materials (e.g., bedrock, glacial till, talus debris, colluvium, and alluvium) (Section 3.1.2), the drainage network (Section 3.1.3) and rapid shallow failures (i.e., sediment sources including debris slides, debris flows and bank collapses) (Section 3.1.4). Field-based and proximal sensing data include measurements on shallow landslide geometry (Section 3.2.1), and characterization of surface (i.e., manual Wolman pebble count and photo sieving) and subsurface (i.e., bulk sampling, on-site preliminary sieving, and laboratory sieving) grain size distribution (GSD) conducted at six representative sites (i.e., M1 through M6;Figure 2a) along the mountain channel network that drains the glaciated landscape of Upper Mazia Valley (Sections 3.2.2,3.2.3,3.3, and3.4). Field measurements on landslide geometry are critical for constraining an empirical landslide area-volume relation, which in turn is used for translating landslide areas, as mapped on sequential photo sets, into first-order volumetric estimates of mobilized debris. GSD data allows characterizing the spatial variability of characteristic sediment calibers (i.e., D50, D84, and D90) as well as the armoring ratio (an index of channel stability), starting at glacier and rock glacier fronts and moving downstream. The multi-temporal mapping approach is structured as follows. Through visual inspection of sequential orthophoto sets, we first track changes in glacier extent. Subsequently, as glaciers retreat, we map and quantify the extent of newly exposed Quaternary materials, the occurrence of shallow rapid failures, and the relevant changes in the structure of the main drainage network. In this document, we illustrate SedInOut methodological approach applied to Mazia Valley, here regarded as representative of conditions that characterize the Austroalpine geologic domain. In particular, we integrate two nested spatial scales: (i)Upper Mazia Valley(18.8 km2) over which we conducted extensive fieldwork to constrain the geometry of rapid shallow failures on the hillslopes and low-order streams, and to characterize alluvial sediment along the channel network(Figure 2a); (ii)Proglacial Mazia Area(8.4 km2), where we document decadal geomorphological changes following the retreat of the Mazia glacier (Figure 2b). Time and temporal scales of investigation are summarized inTable 1.

Il recente incremento della temperatura atmosferica è causa di profondi cambiamenti in ambienti montani di alta quota. Tali cambiamenti, influenzando direttamente la criosfera montana attraverso il ritiro dei ghiacciai e la degradazione del permafrost, possono alterare il regime idrologico dei bacini montani (Huggel et al., 2015), nonché la quantità e il calibro del sedimento disponibile per i movimenti di massa e il trasporto fluviale. Sebbene l'apporto di sedimento eserciti un controllo primario sulla stabilità dei canali e sul relativo potenziale rischio geologico, si nota una mancanza generale di procedure standard per la caratterizzazione di sorgenti e tipologia del sedimento, nonché per la valutazione della sua disponibilità. Questa lacuna, che è principalmente associata alla varietà dei protocolli nazionali e regionali esistenti per la raccolta dei dati, attualmente impedisce di perseguire una strategia di gestione del rischio oggettiva e transnazionale alla luce delle attuali sfide climatiche. SedInOut, attraverso uno sforzo interregionale congiunto, mira a sviluppare metodologie per la quantificazione e la caratterizzazione del sedimento in bacini idrografici rappresentativi, verso una gestione sostenibile del territorio che valorizzi la mitigazione del rischio geologico e l‘utilizzo del sedimento mobilizzato naturalmente. In questa relazione presentiamo un approccio metodologico che si basa sulla cartografia geologica esistente (progetto CARG), sulla topografia digitale ad alta risoluzione e sulle ortofotocarte storiche, integrando dati di rilevamento di campo e prossimali insieme a una mappatura multitemporale basata su metodi di telerilevamento (Figura 1). Le procedure di telerilevamento comprendono la mappatura multitemporale dell'estensione dei ghiacciai (sezione 3.1.1), dei depositi quaternari (ad es. roccia, till, detrito di versante, colluvium e alluvium) (sezione 3.1.2), del reticolo idrografico (sezione 3.1.3) e dei movimenti superficiali rapidi di versante, che per brevità, in questo documento verranno nominate come “frane rapide superficiali” (ad es. scivolamenti, colate di detrito e collassi spondali) (sezione 3.1.4). I dati di rilevamento sul campo e prossimali includono misurazioni sulla geometria delle frane poco profonde (sezione 3.2.1) e la caratterizzazione della granulometria superficiale (camminata casuale in stile Wolman e setacciatura basata su immagini) e subsuperficiale (ad esempio, campionamento ponderale, setacciatura meccanica preliminare in loco seguita da setacciatura in laboratorio) condotta in sei siti rappresentativi (da M1 a M6; Figura 2a) lungo il reticolo che drena il paesaggio glaciale dell'Alta Valle di Mazia (sezioni 3.2.2, 3.2.3, 3.3 e 3.4). Le misurazioni sul campo della geometria delle frane sono fondamentali per definire una relazione empirica area-volume, che a sua volta viene utilizzata per tradurre le aree di frana, mappate su set di foto sequenziali, in stime volumetriche del detrito mobilitato. I dati della distribuzione granulometrica consentono di caratterizzare la variabilità spaziale dei calibri di percentili caratteristici di una distribuzione granulometrica (D50, D84 e D90) e il rapporto di corazzamento (un indice di stabilità del canale), partendo dalle fronti dei ghiacciai e dei rock glacier, da cui i torrenti di studio si originano, e procedendo verso valle. L'approccio della mappatura multitemporale è strutturato come segue. Attraverso l'ispezione visiva di set di ortofotomosaici multitemporali, vengono tracciati i cambiamenti nell'estensione areale dei ghiacciai. Successivamente, con il ritiro dei ghiacciai, viene mappata e quantificata l'estensione dei materiali quaternari recentemente esposti e i relativi cambiamenti nella struttura del reticolo idrografico principale. In questo documento illustriamo l'approccio metodologico di SedInOut applicato alla Val di Mazia, considerata rappresentativa delle condizioni che caratterizzano il dominio geologico Austroalpino. In particolare, vengono integrate due scale spaziali: (i) l'Alta Val di Mazia (18,8 km2 ), in cui abbiamo condotto un'ampia attività di ricerca sul campo per definire la geometria delle frane rapide superficiali sui versanti e sui corsi d'acqua di basso ordine e per caratterizzare i sedimenti alluvionali lungo il reticolo idrografico (Figura 2a); (ii) l'Area Proglaciale di Mazia (8,4 km2 ), dove abbiamo documentato i cambiamenti geomorfologici decennali in seguito al ritiro del Ghiacciaio di Mazia (Figura 2b). Le scale temporali e spaziali di indagine sono riassunte in Tabella 1., La ricerca è stata finanziata dal Progetto Interreg V-A Italy – Austria ITAT3032 SedInOut – 'Development of a risk management methodology through the assessment of sediment availability for mass wasting in a mountain environment'

This doctoral thesis focuses on the study of historical shallow landslide activity over time in response to anthropogenic forcing on land use, through the compilation of multi-temporal landslide inventories. The study areas, located in contrasting settings and characterized by different history of land-cover changes, include the Sillaro River basin (Italy) and the Tsitika and Eve River basins (coastal British Columbia). The Sillaro River basin belongs to clay-dominated settings, characterized by extensive badland development, and dominated by earth slides and earthflows. Here, forest removal began in the Roman period and has been followed by agricultural land abandonment and natural revegetation in recent time. By contrast, the Tsitika-Eve River basins are characterized by granitic and basaltic lithologies, and dominated by debris slides, debris flows and debris avalanches. In this setting, anthropogenic impacts started in 1960’s and have involved logging operation. The thesis begins with an introductory chapter, followed by a methodological section, where a multi-temporal mapping approach is proposed and tested at four landslide sites of the Sillaro River basin. Results, in terms of inventory completeness in time and space, are compared against the existing region-wide Emilia-Romagna inventory. This approach is then applied at the Sillaro River basin scale, where the multi-temporal inventory obtained is used to investigate the landslide activity in relation to historical land cover changes across geologic domains and in relation to hydro-meteorological forcing. Then, the impact of timber harvesting and road construction on landslide activity and sediment transfer in the Tsitika-Eve River basins is investigated, with a focus on the controls that interactions between landscape morphometry and cutblock location may have on landslide size-frequency relations. The thesis ends with a summary of the main findings and discusses advantages and limitations associated with the compilation of multi-temporal inventories in the two settings during different periods of human-driven, land-cover dynamics.