Università di Bologna - Comune di Forlì Dipartimento di Scienze della Terra e Geologico-Ambientali

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1 Università di Bologna - Comune di Forlì Dipartimento di Scienze della Terra e Geologico-Ambientali Convenzione di ricerca scientifica per il monitoraggio, tramite telerilevamento, delle aree boscate denominate Selva di Ladino e Farazzano site nel comune di Forli, al fine di valutare gli effetti nel lungo periodo dell'attività di cava su una vicina area di riequilibrio ecologico 2 a Relazione tecnico-scientifica Confronto e interpretazione dei dati telerilevati nel periodo Bologna, marzo 2007 prof. Enzo Farabegoli 1

2 Indice 1. Introduzione 2. Principi fisici delle immagini multibanda e risultati: curva spettrale della vegetazione e del suolo 3. Selva di Ladino. Analisi e confronto dei dati telerilevati 3.1 Immagini Ikonos a falsi colori Area interessata da ricolonizzazione da parte di specie forestali 3.2 Immagini Ikonos della banda infrarosso (toni di grigio) 4. Bosco di Farazzano. Analisi e confronto dei dati telerilevati 4.1 Immagini Ikonos a falsi colori 4.2 Immagini Ikonos della banda infrarosso (toni di grigio) 5. Discussione e conclusioni 5. 1 Selva di Ladino vs Farazzano 2

3 1- Introduzione Questa relazione tecnica avrebbe dovuto fare parte di una serie di documenti redatti a cadenza infra-annuale, nel proseguo del lavoro concordato da Unibo-Comune di Forlì, che prevedeva nella prima fase: 1) acquisizione preliminare di mappe, foto aeree, ecc., e discussione coi tecnici del Comune di Forlì; 2) integrazione rilevamento geologico - geomorfologico e geologicotecnico; 3) acquisizione immagini satellitari relative ai primi quattro periodi (inverno 2003, primavera 2004, estate 2004 e inverno 2004) nelle bande idonee a condurre la ricerca; 4) primo rilevamento sul campo (estate 2004) dei due boschi, al fine di stabilire lo stato di partenza; marcatura alberi-arbusti campione. 5) analisi dei dati telerilevati e confronto coi dati acquisiti rilevati a terra; 6) eventuale ripetizione invernale del rilevamento complessivo sul campo; 7) prima relazione annuale e discussione dei risultati con lo Staff, anche al al fine di chiarire la necessità della ripetizione dell'analisi durante l'anno o se, a seguito di ispezione a terra, é sufficiente effettuare solo quella estiva. In realtà, è stato possibile acquisire la prima immagine satellitare Ikonos, assolutamente priva di coperture nuvolosa, solo il 16 luglio Prevalenti condizioni ambientali sfavorevoli, unite alla scarsa disponibilità del satellite (probabilmente per priorità assegnate ai militari), hanno impedito infatti ogni ulteriore acquisizione di immagini per tutto il Abbiamo potuto acquisire altre immagini satellitari solo il 7 febbraio 2005 (periodo invernale) e il 7 settembre 2006 (estate). Questa ultima acquisizione segue un periodo piovoso, una condizione simile, in parte, a quella del luglio In accordo col dr. Marcello Arfelli, responsabile del procedimento per il Comune di Forlì, abbiamo optato di processare insieme le tre immagini, per ridurre eventuali discrasie prodotti da metodologie anche leggermente diverse. Per l analisi comparativa delle tre immagini Ikonos, abbiamo apportato alcune varianti rispetto a quanto presentato nella prima relazione del Abbiamo elaborato, infatti, sia le immagini della ripresa all infrarosso vicino (near infrared) presentate a toni di grigio, sia immagini ricampionate a falsi colori. Le immagini a falsi colori vengono comunemente utilizzate per questo tipo di analisi, in quanto decisamente più spettacolari e di più facile lettura. Si è osservato, tuttavia, che la conversione cromatica dalla scala continua a toni di grigio del near infrared a una scala convenzionale a colori (sia quella effettuata con ENVI che con altri programmi di elaborazione grafica) corrisponde ad una ricampionatura che si traduce nello smussamento della banda e, più in generale, in una perdita di dettaglio. Questo effetto è reso evidente quando si confrontano gli spettri delle immagini a falsi colori con quelle e colori veri. Le immagini a falsi colori risultano maggiormente utili nell esame di 3

4 immagini di grandi aree. In questo caso, considerando le ridotte dimensioni delle due aree in oggetto (Ladino e Farazzano), ciò corrisponde ad una riduzione eccessiva del dettaglio rispetto, per esempio, a quello evidenziato dal rilevamento agro-forestale sul terreno, effettuato nel 2004 per poter calibrare i dati del telerilevamento. Abbiamo anche modificato la perimetrazione delle due aree, per eliminare piccole fasce di ombre marginali delle coperture arboree, e abbiamo migliorato ulteriormente la già buona georeferenziazione, anche rispetto alla mappa topografica di riferimento fornita dal Comune di Forlì. In questa relazione vengono presentati i metodi seguiti, i risultati ottenuti e prospettati ulteriori e diversi sviluppi da quelli preventivati, alla luce delle esperienze maturate. 2. Principi fisici delle immagini multibanda e risultati: curva spettrale della vegetazione e del suolo Al fine di rendere questa relazione comprensibile da un maggior numero di tecnici, e non solo dagli esperti, vengono riportate alcune nozioni fondamentali di telerilevamento, già esposte nella prima relazione (2005). Le caratteristiche vegetazionali di un bosco (tipo di piante, densità di piante, stato di salute, etc.), in relazione alla tipologia di piante al suo interno, possono essere verificate tramite l analisi di foto satellitari multispettrali e iperspettrali. Prendendo in considerazione la riflessione della luce solare nell intero spettro elettromagnetico, la vegetazione ha un massimo di riflettanza nel visibile, in corrispondenza della lunghezza d onda del verde, e nell infrarosso vicino (near infrared). Questi massimi di emissione possono essere utilizzati per valutare il vigore della vegetazione (il primo), e la riflettanza della biomassa (il secondo). I minimi di riflettanza registrati nelle lunghezze d onda del blu e del rosso servono a differenziare i tipi di vegetazione e a valutare il diverso assorbimento della clorofilla nelle piante. Lo studio della variazione spaziale di vegetazione e quello dello stato di salute delle piante è possibile, quindi, utilizzando un immagine satellitare in cui, oltre alle tre bande della luce visibile (RGB), siano disponibili diverse lunghezze d onda dell infrarosso vicino (NIR). Nelle immagini a colori reali (combinazione RGB) la vegetazione appare di colore verde scuro tendente al nero a causa del forte assorbimento dovuto ai pigmenti (chlorophyll, proto chlorophyll), mentre nelle immagini a falsi colori (con l utilizzo della banda dell infrarosso vicino) la vegetazione appare con diverse gradazioni di rosso in funzione della densità e della riflettività delle foglie. A parità di densità di piante, le latifoglie hanno una riflettività maggiore e quindi vengono colorate di un rosso più intenso. Le conifere presentano una 4

5 riflettività minore, perché l apparato fogliare, composto da aghi, produce un maggior numero di rimbalzi della luce visibile prima della riflessione. Fig. 1 - Relazione fra riflettanza, caratteri fisici del mezzo vegetale riflettente (pigmenti, struttura chioma e foglia, contenuto in acqua) e processi di assorbimento. Le differenze nel vigore della vegetazione, risultanti ad esempio da stress idrico, sono molto evidenti nell infrarosso vicino, perché i colori cambiano da rosso brillante, per le piante sane, fino a giallo e bianco per le piante sottoposte a stress. Anche il cambiamento dello stato di salute delle piante può essere evidenziato nelle immagini a falsi colori, perché gli esemplari malati presentano un colore tendente al bluastro, rispetto a quello rosso vivo delle piante sane. L umidità ha la caratteristica di attenuare i colori e di scurire le immagini. Quanto sopra descritto può essere precisato meglio dall esame dei grafi. Nella Fig. 1 è illustrata la relazione fra la riflettanza, la natura e i caratteri fisici principali del mezzo vegetale riflettente (pigmenti, struttura chioma e foglia, contenuto in acqua) e i processi di assorbimento. Nella Fig. 2 è illustrata la distribuzione tipo della riflettanza di tre principali tipi di coperture del suolo (acqua, vegetazione e suolo asciutto scoperto) in funzione della lunghezza d onda incidente (µm), nonchè le principali bande di frequenza utilizzate. Nel caso di utilizzo delle bande red, near infrared e middle infrared, risulta evidente che l acqua fornisce riflettanza nulla o quasi: per questo motivo, utilizzando per la restituzione una scala di toni di grigio, i laghi, fiumi e aree sature risulteranno nere. 5

6 Fig. 2 - Riflettanza di tre principali tipi di coperture del suolo (acqua, vegetazione e suolo asciutto scoperto) in funzione della lunghezza d onda incidente (µm). L apertura di una cava nel nostro territorio, che esponga la falda freatica all interno dell area di scavo (Fig. 3) risulterebbe immediatamente percepibile tramite telerilevamento, particolarmente se è usata la banda near infrared. La Fig. 4 riporta le immagini delle risposte di un territorio alle 6 bande principali (la freccia indica l immagine relativa all infrarosso vicino, impiegata normalmente per questo tipo di studi). Si è preferito descrivere separatamente le caratteristiche del sito di Ladino da quelle di Farazzano. Per ogni sito vengono descritte separatamente le immagini della banda infrarosso vicino (espresse da una scala continua di grigi) da quelle ricampionate a falsi colori, semplificate ma più facilmente leggibili; per questa ragione, le immagini a falsi colori verranno presentate per prime. Anche la descrizione della distribuzione delle bande spettrali seguirà lo stesso ordine. Al fine di una migliore lettura del territorio, ad ogni stralcio di mappa telerilevata è stata sovrapposta la topografia digitale fornita dal Comune di Forlì. Si coglie qui l occasione per anticipare che i lievi scarti di georeferenziazione relativa fra mappe telerilevate, a falsi colori e a colori veri, la topografia digitale, e la maschera dei boschi, osservabili nelle Figg. 5, 9, 11 e 13, derivano solo dalla procedura di impaginazione e non producono alcun effetto sugli spettri rilevati. 6

7 Fig. 3 - L escavazione può fare emergere una falda (depressa), facilmente individuabile tramite telerilevamento. Fig. 4 Esempi di immagini delle risposte di un territorio alle 6 bande principali. 7

8 3. Selva di Ladino. Analisi e confronto dei dati telerilevati 3.1 Immagini Ikonos a falsi colori Le Figg. 5A, 5B e 5C illustrano le tre immagini Ikonos di un area intorno all area della Selva di Ladino, rappresentate in una scala a falsi colori, costituita da 256 colori standard ricampionati da una serie continua di toni di grigio. Si tratta, pertanto, di una serie discontinua atta a rendere più agevole la lettura della distribuzione delle categorie di colori, a scapito della precisione. Le considerazioni esposte di seguito si riferiscono alla sola zona boschiva di studio, rappresentata dalle due aree poligonali a monte e a valle della strada; le caratteristiche della zona a prato arbustato-alberato, perimetrata da un cerchio, verrà trattata più avanti (cfr. #3.1.1). Dal confronto delle tre immagini a falsi colori emerge chiaramente che l immagine 5B, rilevata il 10 febbraio 2006, durante il periodo invernale, quando la Selva è priva di una buona parte delle foglie, appare decisamente diversa dalle altre due: risulta infatti che molte zone sono caratterizzate da colori variabili dal verde, al verde chiaro e al giallo-rosso nelle due immagini estive a falsi colori (16 luglio 2004 e 6 settembre 2006), mentre in quella invernale hanno virato verso colori freddi (dal verde scuro al blu), indicatori di forte assorbimento. Le due immagini estive mostrano alcune differenze minori ma interessanti. Per esempio, l immagine della Selva di Ladino, caratterizzata da prevalenti pixel verdi-blu nel luglio 2004 tende a virare verso il verde-giallo nel settembre 2006: va notato tuttavia che questo viraggo è molto più marcato nella porzione boschiva intorno e a monte della strada (topograficamente più alta) rispetto alla fascia confinante col T. Montone. L analisi spettrale delle due aree boschive della Selva di Ladino, ubicate rispettivamente a monte e a valle della strada, condotta sulle tre immagini a falsi colori, è presentata nella Fig. 6. Trattandosi di immagini ricampionate (filtrate) da quelle originali, gli spettri illustrati in Fig. 6 hanno valore essenzialmente qualitativo. Per facilitare la lettura dei grafi, nella Fig. 7 sono mostrate la mappa a falsi colori, la perimetrazione delle aree boschive e, a sinistra, il grafico relativo di distribuzione delle frequenze utilizzato nella Prima relazione (2005). Emerge già a prima vista la similitudine spettrale delle due immagini estive. In entrambi i grafi, infatti, la distribuzione è bimodale, ma asimmetrica. La distribuzione ha un andamento a campana estremamente piatta nel tratto a sinistra (dal colore 0 a 150), con un leggero rinforzo del segnale fra 0 e 100; le frequenze diventano più rade e il segnale meno intenso nel tratto di banda fra 150 e 200, per poi mostrare un addensamento di frequenze e un certo rinforzo del segnale che danno un secondo picco fra 200 e

9 Fig. 5A. Ladino: immagine Ikonos a falsi colori del 19 luglio Fig. 5B. Ladino: immagine Ikonos a falsi colori del 10 febbraio

10 Fig. 5C. Ladino: immagine Ikonos a falsi colori del 7 settembre La distribuzione bimodale riflette i passaggi puntuali (1 pixel = 4m) rapidi della riflettanza (dal blu all arancio), che indicano la diminuzione rapida della copertura delle chiome, per lo più in corrispondenza dei limite del bosco; il secondo picco (rosso-arancio in mappa) è caratteristico di una copertura a prato, mentre il giallo corrisponde a piste battute (cavedagne, strade interpoderali, limiti di coltivazioni, etc.). Il fatto che si tratti di immagini ricampionate è indicato anche dai vuoti che si intercalano al segnale di frequenza nei grafi di Fig. 6; resta comunque difficile risalire dal grafo alla tecnica di campionatura. In questa sede, data la rilevanza modesta del procedimento ai fini del risultato ottenuto, non procediamo alle descrizione dettagliata della tecnica che abbiamo utilizzato. 10

11 Falsi colori: Spettro 16 luglio 2004 Ladino Falsi colori: Spettro 10 febbraio 2006 Falsi colori: Spettro 7 settembre 2006 Fig. 6. Ladino: spettri delle tre immagini ricampionate a falsi colori. Fig. 7. La mappa di distribuzione della riflettanza intorno alla Selva e (a sinistra) il grafo dell intensità delle frequenze relative all area boschiva perimetrata in bianco e presentati nella prima relazione, sono simili a quelli estivi di Fig

12 3.1.1 Area interessata da ricolonizzazione da parte di specie forestali Nella prima relazione è stato evidenziato che in un area precedentemente coltivata, compresa fra il F. Montone, il limite ovest della Selva, la strada statale e Cà Bruna (ben esemplificata dal contorno circolare bianco evidenziato nelle immagini a falsi colori), è in atto un processo di ricolonizzazione naturale, ad opera di specie arbustive e, secondariamente, arboree. Il grafo della distribuzione delle frequenze in falsi colori rilevate in questa area nel 2004 e nel 2006 mostra una distribuzione bimodale, compresa nel range tipico dei toni più caldi; le differenze fra i due spettri indicano una certa riduzione della riflettanza delle chiome ed un corrispondente incremento della copertura erbacea. Ladino Falsi colori: Spettro del prato 16 luglio 2004 QuickTime e un decompressore TIFF (LZW) sono necessari per visualizzare quest'immagine. Falsi colori: Spettro del prato 7 settembre 2006 QuickTime e un decompressore TIFF (LZW) sono necessari per visualizzare quest'immagine. Fig. 8. Selva di Ladino: Spettri delle immagini del prato a 256 falsi colori. 3.2 Immagini Ikonos della banda infrarosso (toni di grigio) Le Figg. 9A, 9B e 9C illustrano coi toni di una scala di grigio le tre immagini Ikonos del rilievo originale che coprono il medesimo intorno della Selva di Ladino. Il dettaglio offerto da queste immagini, espresse da una scala continua di 256 toni di grigio è decisamente elevata: ciò non dipende della dimensione del 12

13 pixel (uguale a quello delle immagini a falsi colori) ma dal fatto che i 256 toni di grigio sono reali, non ricampionati. Fig. 9A. Ladino: immagine Ikonos a colori veri del 19 luglio L immagine del 10 febbraio 2006 è caratterizzata da numerose chiazze scure, quasi assenti nelle due immagini estive. Risulta evidente, che esse sono state prodotte dalle ombre proiettate al suolo dagli alberi e dai manufatti, che la luce invernale rende anche 5 volte più lunghe di quelle estive. Che si tratti realmento di un effetto ombra, risulta evidente ad un esame attento: all interno di queste aree è nfatti possibile distinguere un numero veramente elevato di toni di grigio, non rappresentati nelle corrispondenti immagini a falsi colori. Questa maggiore varietà di frequenze delle immagini a colori veri si traduce in curve spettrali diverse, ben evidenziate nei grafi della Fig. 10. La caratteristica saliente dei due grafi estivi, 2004 e 2006, è costituita da una distribuzione unimodale, con una chiara distribuzione a campana quasi perfettamente simmetrica; la frequenza più rappresentata è intorno a 150. Entrambe le curve di distribuzione sono modulate da toni più intensi intorno al valore 50, interpretabile come la firma spettrale di una pianta o associazione di essenze a forte assorbimento. L altra possibile firma spettrale è ubicata intorno a 200 nel settembre 2006, quando scompare ogni traccia del picco evidenziato in precedenza intorno al margine destro della banda (? prato). 13

14 Fig. 9B. Ladino: immagine Ikonos a colori veri di del 10 febbraio Fig. 9C. Ladino: Immagine Ikonos a colori veri del 6 settembre

15 La distribuzione spettrale della immagine invernale di Fig. 9B è invece estremamente asimmetrica, con il picco molto forte posizionato in corrispondenza dei toni dal nero al grigio scuro, riferibili in gran parte all effetto della proiezione al suolo di ombre lunghe. A titolo conclusivo parziale possiamo affermare quindi che: 1) la campionatura delle frequenze eseguita per ottenere mappe a falsi colori distorce fortemente i dati; in qualche caso possono essere di aiuto per l interpretazione, ma in altri casi possono produrre impressioni erronee. I grafi delle mappe a falsi colori offrono pertanto solo indicazioni qualitative. 2) La presenza di ombre lunghe rende di difficile interpretazione le immagini invernali di Ladino; in questa ottica, la loro acquisizione ulteriore potrebbe rivelarsi uno spreco di risorse finanziarie. Ladino Spettro 16 luglio 2004 BN QuickTime e un decompressore TIFF (LZW) sono necessari per visualizzare quest'immagine. Spettro 10 febbraio 2006 BN QuickTime e un decompressore TIFF (LZW) sono necessari per visualizzare quest'immagine. Spettro 7 settembre 2006 BN QuickTime e un decompressore TIFF (LZW) sono necessari per visualizzare quest'immagine. Fig. 10. Ladino. Spettri delle immagini Ikonos a colori veri. 15

16 4. Bosco di Farazzano. Analisi e confronto dei dati telerilevati 4.1 Immagini Ikonos a falsi colori Va ricordato preliminarmente che il bosco di Farazzano è una cerreta, popolata quindi da un numero di piante sempreverdi di gran lunga maggiore di quelle censite nella Selva di Ladino. Un altro aspetto importante è il fatto che la zona uteriforme, inclusa nel bosco ma aperta verso Est, è un area arata e coltivata ogni anno in modi diversi (girasole, etc.). Per conseguenza essa è stata esclusa ai fini della analisi della riflettanza. Anche in questo caso, come per la Selva di Ladino, si rilevano forti analogie fra le due immagini estive del bosco (Figg. 11A e 11B); in queste prevalgono infatti pixel da verdino, al rosso, all arancio. Va rilevato immediatamente che i colori caldi aumentano, fino a diventare prevalenti nell immagine del 6 settembre Colpiscono anche immediatamente alcune fortissime differenze cromatiche riguardanti aree esterne al bosco rilevate queste due immagini estive. Per esempio, la parcella coltivata oltre la strada ad est del bosco è gialla nell immagine 16 luglio 2004 (?frumento), mentre risulta di un intenso colore blu in quella del 6 settembre 2006 (?erba medica). Ciò evidenzia, una volta di più, il forte impatto della vegetazione, anche di altezza limitata, sulla riflettanza e, in ultima analisi, sul microclima al suolo. Fig. 11A. Farazzano: immagine Ikonos a falsi colori del 16 luglio

17 Fig. 11B. Farazzano: immagine Ikonos a falsi colori del 10 Febbraio 2006 Fig. 11C. Farazzano: immagine Ikonos a falsi colori del 7 settembre 2006 L immagine invernale di Fig. 11B mostra i colori dell area boschiva virati decisamente al verde-blu, con rarissimi pixel di colore arancio. Si tratta dell effetto di un maggior vigore della cerreta durante la stagione più fresca, 17

18 combinato con l effetto delle ombre radenti; quest ultimo effetto è ben evidente lungo il bordo nord occidentale del bosco, ove le ombre oltrepassano di alcuni pixel il bordo del bosco estivo (oltre che la sagoma bianca). In questo caso occorre tuttavia porre in risalto anche un aspetto positivo: infatti, questa immagine evidenzia, lungo la congiungente fra il bosco e una casa colonica posta quasi sullo spigolo sud orientale della mappa, un area a pianta quadrata, corrispondente probabilmente a ruderi sepolti di un antica casa colonica, assolutamente non evidente nelle immagini estive. Falsi colori.spettro 16 luglio 2004 Farazzano Falsi colori. Spettro 10 febbraio 2006 Falsi colori. Spettro 7 settembre 2006 Fig. 12. Farazzano. Spettri delle immagini Ikonos a falsi colori. Gli spettri delle tre immagini a falsi colori hanno complessivamente distribuzioni molto simili a quelli rilevati nella Selva di Ladino, con accenno alla bimodalità apparente degli spettri estivi; lo spettro dell immagine invernale è invece più marcatamente unimodale e meno asimmetrico dell equivalente di Ladino. Per le ragioni ampiamente espresse durante la descrizione di Ladino, anche in questo caso le immagini e i relativi spettri vanno considerati come indicatori puramente qualitativi, che debbono trovare conferma nelle immagini a colori originali. 4.2 Immagini Ikonos della banda infrarosso (toni di grigio) 18

19 Le Figg. 13 A, B, C illustrano le immagini a colori veri del bosco di Farazzano. Le due immagini estive sono veramente simili. Fig. 13A. Farazzano: immagine Ikonos a colori veri del 16 luglio 2004 Fig. 13B. Farazzano: immagine Ikonos a colori veri del 10 febbraio

20 Fig. 13C. Farazzano: immagine Ikonos a colori veri del 7 settembre Anche in questo caso l immagine invernale del 10 febbraio 2006 mostra caratteri peculiari, quali colori scuri e un marcato shift delle lunghe ombre degli alberi verso nord est. I grafi della distribuzione degli spettri di frequenza estivi 2004 e 2006 delle Figg.14A e C indicano una marcata somiglianza con quelli delle immagini estive di Farazzano di Ladino. Entrambe le immagine estive mostrano chiaramente, con la prevalenza di pixel rossi-gialli sui verdi e blu, il carattere decisamente meno denso delle chiome rilevato a terra. La radura interna, coltivata a seminativi, è totalmente giallo-rossa. La caratteristica saliente dei due grafi estivi è costituita da una distribuzione unimodale, con una chiara distribuzione a campana quasi perfettamente simmetrica; la frequenza più rappresentata è intorno a 150. Entrambe le curve di distribuzione sono modulate da toni più intensi intorno al valore 50. La curva di distribuzione estate 2006 differisce da quella estiva 2006 per la minore estensione tonale della coda a destra. La distribuzione spettrale della immagine invernale di Fig. 14B è invece estremamente asimmetrica, con il picco molto forte posizionato in corrispondenza dei toni dal nero al grigio scuro, riferibili in gran parte alle ombre lunghe. Le conclusioni parziali sono solo in parte quelle presentate per Ladino: 1) Le mappe a falsi colori facilitano la lettura e l interpretazione della distribuzione spaziale della riflettanza; i grafi tratti da queste risultano invece supersemplificati e possono portare a interpretazioni errate; 20

21 2) La presenza di ombre lunghe rende di difficile interpretazione le immagini invernali. Si osserva tuttavia che nell area di Farazzano è stata rilevata la presenza di tracce sepolte di una abitazione e della relativa area cortiliva, per cui la loro acquisizione potrebbe risultare utile al di là degli scopi di questo lavoro. Farazzano Spettro 16 luglio 2004 BN QuickTime e un decompressore TIFF (LZW) sono necessari per visualizzare quest'immagine. Spettro 10 febbraio 2006 BN QuickTime e un decompressore TIFF (LZW) sono necessari per visualizzare quest'immagine. Spettro 7 settembre 2006 BN QuickTime e un decompressore TIFF (LZW) sono necessari per visualizzare quest'immagine. Fig. 14. Farazzano. Spettri delle immagini Ikonos a colori veri. 5. Discussione e conclusioni In questo capitolo viene presentato e discusso lo stato di salute relativo dei boschi di Ladino e Farazzano, tratto dal confronto dei dati Ikonos telerilevati nella banda near infrared e cercando di rapportarlo alle variazioni del clima locale. A questo fine abbiamo utilizzato gli indicatori climatici rilevati (Figg. 15, 16 e 17) in 3 stazioni meteorologiche ubicate presso Forlì, ritenute 21

22 rappresentative del clima medio dell area di studio comprendente i due boschi: Nei tre periodi oggetto dell indagine sono stati utilizzate due centraline ubicate nei pressi di Forlì: Stazione Rete Quota Luglio 2004 Forlì IDRMEC IDRMGI 34 Febbraio 2006 Forlì Urbane CLINUR 42 Settembre 2006 Forlì Urbane CLINUR 42 È del tutto evidente che si tratta di indicatori medi, che non possono tenere conto del microclima o, meglio, dei microclimi che caratterizzano parti diverse anche di boschi così piccoli; dobbiamo pensare, per esempio, che in estate l umidità al suolo o all altezza delle chiome di fasce marginali della Selva di Ladino, adiacenti al fiume e topograficamente più basse, sia mediamente più elevata di quella delle fasce marginali adiacenti la strada. Allo stesso modo, il deflusso ipodermico nei terrazzi più elevati di Ladino, o nella fascia più elevata dello stesso terrazzo-conoide a Farazzano, tenderà a desaturare e ad asciugare prima le zone più basse; le porzioni del bosco ubicate in aree topograficamente rilevate saranno pertanto le prime a mostrare sintomi di sofferenza delle chiome durante i periodi secchi. Non occorre certamente spiegare ulteriormente l importanza del fattore umidità del suolo per lo stato di salute apparente delle piante. D altra parte, la grande variabilità spaziale (e temporale) dell umidità del suolo lungo i versanti di questa parte dell Appennino è resa estremamente evidente dalle immagini satellitare in banda near infrared nei terreni scoperti, particolarmente quelli arati. Come abbiamo dimostrato già nella prima relazione, queste immagini Ikonos sono in grado di mostrare chiaramente (particolarmente quelle estive a falsi colori) anche il diverso stato di saturazione, in relazione alla destinazione di uso agricolo e/o alla rete di scolo minore. Facemmo notare, per esempio, la capacità delle immagini estate 2004 di Ladino (Fig. 9A) di mostrare come, in una parcella immediatamente a SW di cà Bruna, i colori virano dal giallo al rosso in corrispondenza degli scassi effettuati per l impianto di un pescheto (al momento della ripresa satellitare l altezza delle piante era solo di alcuni decimetri) con irrigazione controllata; un poco più a SW, il colore rosso prevalente si intercalava con linee di pixel di colore verde, corrispondenti ad un frutteto impiantato qualche anno prima. Nell immagine estiva a falsi colori 2006 di Ladino, la prima area appare (Fig. 9C) con un prevalente colore rosso inframezzato da numerose chiazze di pixel verdi, che sembrano indicare una forte crescita delle chiome del pescheto ad irrigazione controllata. In altre parole, il confronto delle immagini dimostra che la tecnica di adacquamento è stata efficace per superare la crisi idrica. I colori gialli della immagine invernale del 2006 indicano che, in mancanza di irrigazione, i terreni alluvionali del terrazzo, ben drenati, soffrono di carenza idrica superficiale. 22

23 Un altro caso tipico si è osservato nella parte orientale, quasi piatta, del dosso arato, orientato WSW-ENE, a sud del bosco di Farazzano. Nella immagine estiva 2004 (Fig. 11A) il culmine del dosso appare di colore giallastro, meno umido della fascia alla base dei fianchi, rossastre. La stessa zona, nell immagine estiva 2006 (Fig. 11C), appare rossastra (più umida) con allineamenti di pixel verdi, interpretabili come un frutteto adacquato, in fase di sviluppo; nell immagine invernale 2006 (Fig. 11B) il culmine risulta di colore rossastro, indice che ha accumulato umidità che non è ancora defluita per via ipodermica lungo i fianchi, che appaiono di colore giallastro Selva di Ladino vs Farazzano Per il confronto dello stato relativo della salute dei boschi vengono qui utilizzate, per i motivi esposti in precedenza, solo le due coppie di immagini e dei grafi di frequenza-intensità tratti dalle immagini estive 2004 e 2006, illustrate nella Fig. 14. La risposta dei due boschi mostra alcune differenze così riassumibili: 1. l intensità del segnale della Selva di Ladino mostra un discreto appiattimento fra il 2004 e il Ciò avviene a spese principalmente delle frequenze centrali, meno per quelle laterali (particolarmente quelle di destra, associabile in parte al prato-arbusteto marginale) maggio maggio giugno giugno giugno luglio luglio 2004 Fig. 15. Andamento pluviometrico nei 60 gg. precedenti la ripresa del 16 luglio Considerando anche le immagini a falsi colori della fine estate 2006, ci si 23

24 rende conto che l appiattimento del grafo dovrebbe derivare da stress idrico che ha colpito la fascia della Selva a monte della strada. Varie sono le cause principali possibili, quali: 1. il restringimento della fascia umida attorno al fiume dovuta a temperature medie più alte; 2. minor piovosità e/o temperatura più elevata, hanno determinato il deflusso ipodermico rapido dalle fasce topograficamente più alte; 3. il cambio locale di coltivazione ha determinato una evapotraspirazione accellerata nelle fasce topograficamente più alte. I dati ambientali disponibili in un intorno delle aree di studio sono presentati nelle Figg. 15, 16 e 17. Per il 2004 sono disponibili purtroppo solo i dati di piovosità. In altri termini viene a mancare la possibilità per la stagione estiva di confrontare dati come la temperatura, l umidità, il vento, etc Vento Velocità Media a 10 m (m/s) Vento Direzione Prevalente Giornaliera ( ) Umidità Relativa Minima (%) Umidità Relativa Media (%) Umidità Relativa Massima (%) Temperatura dell'aria a 2 m Minima ( C)) Temperatura dell'aria a 2 m Media ( C) Temperatura dell'aria a 2 m Massima ( C) Precipitazione Giornaliera (mm) Fig. 16. Valori climatici nel mese precedente la data della ripresa del 10 febbraio

25 luglio luglio luglio agosto agosto agosto settembre 2006 Fig. 17. Valori climatici 60 gg. precedenti la data della ripresa del 7 settembre L ipotesi che cause ambientali naturali siano la causa principale delle differenze registrate, è supportata da: 1) nel giugno 2004, 30 gg prima della immagine 2004, la piovostà fu decisamente più elevata di quella dell agosto 2006, 30 gg prima della immagine ) ritardi fino a un mese della risposta idrologica del suolo a circa 1 metro di profondità rispetto al picco di piovosità, sono state registrate sperimentalmente anche recentemente in terreni argillosi dell Appennino nell ambito del progetto europeo Life SLID. Il fatto che il cambiamento registrato dalle immagini della Selva di Ladino fra il 2004 e il 2006 sia stato di modesta entità, che abbia colpito di più la porzione topograficamente rilevata, teoricamente meno sottoposta al possibile flusso di polveri dalla cava e, infine, che al cambiamento dello stato della salute della Selva di Ladino si sia accompagnato un cambiamento circa dello stesso segno del Bosco di Farazzano (area di controllo distante dalla cava), tende a sua volta a portare ad escludere una causa antropica significativa. Viene dimostrata una volta ancora la grande capacità di questo tipo di immagini telerilevate a mostrare i cambiamenti sia dello stato di saturazione del suolo scoperto sia dello stato di salute dei boschi. L elevato dettaglio spaziale di queste immagini rende poi questo metodo del tutto idoneo ad evidenziare variazioni spaziali minute, alla scala metrica, 25

26 riferibili a porzioni minime anche di aree boscate piccole come le due in oggetto. Una certa limitazione al loro utilizzo è rappresentato invece dalla molteplicità di fattori che possono determinare gli effetti osservati, sia naturali climatico e geomorfologici, sia di origine antropica. Alla fine di questa indagine biennale, considerando che ispezioni visive speditive sugli alberi non hanno colto differenze fra l estate 2004 e 2006, si può ribadire che appare ingiustificato e prematuro procedere al prelievo, con succhiello di Presser, di una carotina di legno da alcuni individui adulti scelti a caso, al fine di valutare l andamento degli accrescimenti annuali pre-cava, e confrontarli con quelli post-cava degli anni a venire; al momento, può essere confermata la proposta avanzata nel 2005 di procedere a questo esame a partire dal Dall esperienza maturata sembra emergere invece la necessità di utilizzare i prossimi due-tre anni per cercare di affinare la tecnica di interpretazione delle immagini telerilevate, in modo da distinguere meglio fra cause naturali climatiche e idro-geomorfologiche (leggi: processi di saturazione differenziali prodotti dalle precipitazioni e processi di desaturazione differenziali prodotti dal deflusso ipodermico) e cause antropiche. Uno strumento per procedere in questa direzione potrebbe essere il confronto di una immagine estiva telerilevata nell ottico, con due immagini circa contemporanee nell infrarosso vicino (possibilmente a distanza di una settimana e a 2-4 settimane da un periodo piovoso). Le immagini dovrebbero coprire un area vasta ( kmq) con porzioni non forestate, delle quali siano note le tecniche di irrigazione, ove utilizzate, altrimenti lo stato di non irrigazione e, infine, l uso del suolo al momento delle riprese (ricavato anche con ispezione visiva speditiva immediatamente dopo le riprese). Sarò lieto di discutere i possibili sviluppi della ricerca in occasione del prossimo incontro con i funzionari del Comune di Forlì. Questa relazione è composta da 26 pagg. e 17 figg. numerate. prof. Enzo Farabegoli 26