ENAS Ente Acque della Sardegna

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1 ENAS Ente Acque della Sardegna Servizio Qualità Acqua Erogata Dott. ssa Micòl Vascellari IL MONITORAGGIO SATELLITARE DELLA QUALITA' DELL'ACQUA IN LAGHI OD INVASI ARTIFICIALI Analisi delle acque tramite remote sensing 1 Generalità del telerilevamento sulle acque 2 Sensori satellitari adatti allo studio delle acque 3 Progetto O.M 4 Prospettive future SIMINARI Thursday 03 November 2011

2 Analisi delle acque tramite remote sensing Prospettive future nel monitoraggio della qualità delle acque da remoto 1. Generalità del telerilevamento sulle acque Il controllo dei parametri di qualità dell acqua è tradizionalmente affidato alla limnologia. Da diversi anni le tecniche di telerilevamento satellitare rappresentano un valido strumento di integrazione alle metodologie limnologiche tradizionali consentendo un analisi delle dinamiche spaziali e temporali di alcuni di qualità delle acque. Il parametri telerilevamento applicato Parametri otticamente attivi allo studio della qualità delle acque si basa su Sono quei parametri che, particolari sensori montati attraverso l energia retrodiffusa su piattaforma satellitare o dagli strati superficiali della aerea che sono in grado di colonna d acqua (zona eufotica), leggere in maniera molto rispondono otticamente e possono precisa le diverse essere individuati dai sensori Satellite orbitante e lunghezze d onda delle iperspettrali sfruttando specifiche sensori iperspettrali sostanze otticamente lunghezze d onda dello spettro attive come una sorta di elettromagnetico in cui essi Anche l occhio umano è in grado occhio di valutare lo stato di un lago in base al colore dell acqua (es. colore delle acque bionico (sensori interagiscono. incontaminate e oligotrofe e quelle invece che contengono una grande quantità di sostanze organiche o di solidi iperspettrali) sospesi. Un sensore iperspettrale è in grado addirittura di valutare la presenza di alcune sostanze all interno della colonna d acqua e stimare le concentrazioni!!!

3 QUALI PARAMETRI POSSONO ESSERE INVESTIGATI CON L AUSILIO DELLA TECNOLOGIA IPERSPETTRALE SATELLITARE ADATTA ALLO STUDIO DELLE ACQUE?? Algoritmi di banda (riferiti a sensore iperspettrale MIVIS con bande ricampionate CHL CDOM = ( *(1/b12- = b19/b1 1/b14)*b16) Presenza/assenza fioriture algali sulla superficie 2. Chl (*) 3. TSS 4. CDOM 5. Trasparenza (Profondità del disco di Sechi) 6. Temperatura 7. Batimetria e natura del fondale (solo su acque basse) 8. Macrofite (*) Alcuni sensori iperspettrali sono fotosensibili oltre che alla clorofilla- a anche ad altri tipi di clorofille (b,c) e pigmenti accessori come ficocianine, ficoeritrine, ecc. contenuti tipicamente nei cianobatteri ƛB12 0,66085 ƛB1 0,44025 ƛB14 0,70105 ƛB19 0,79905 ƛB16 0,74025 TSS TEMP = 132,376 (b6/b8) -112,447 ƛB6 0,54025 ƛ ƛB8 0,58095 ƛ Termico (9,57535) MACROFITE NDVI = (p NIR p IR)/(p NIR + p IR) ƛB13 0,68145

4 2 Sensori satellitari adatti allo studio delle acque Quali sono i sensori adatti allo studio delle proprietà ottiche dei laghi?? MERIS (Satellite ENVISAT dell ESA) Il sensore MERIS (Medium-Resolution Imaging Spectrometer) è indirizzato specificamente in tre discipline oceanografica, osservazione dell'atmosfera e della terra. Con l'ausilio delle strumentazioni RA-2 e AATSR, MERIS fornisce le caratteristiche biologiche e geofisiche degli oceani e delle zone costiere ed anche lo studio ed il monitoraggio global del clima. Il meris è un sensore satellitare iperspettrale a 15 bande ( nm) con una risoluzione spaziale di 300 metri al suolo e acquisisce la scena ogni 3 gg. Monitora molto bene le acque. LANDSAT WORDVIEW2 Il sistema di ripresa installato a bordo del LANDSAT 5 è denominato Thematic Mapper (TM). Esso esegue la scansione della superficie terrestre utilizzando 7 bande. La risoluzione al suolo per le bande è di 28.5 per banda termica (6) è di 120 metri. Intervallo di ripresa si ripete ogni 16 giorni con una fascia di ripresa è ampia 185 km. Trova applicazione nello studio dello stato di salute vegetazione e del suolo, discrimina rocce e minerali. Sensore in orbita dal 2009 con altitudine di 770 km, Sensore iperspettrale con 8 bande (4 red, blue, green, near-ir), 4 new colors red edge, coastal, yellow, near-ir2. E un sensore che rileva molto bene le lunghezze d onda che rispondono ai pigmenti dei cianobatteri.

5 Vantaggi e svantaggi dei sensori nello studio delle acque interne Uno studio efficace del comparto acqua è dato da satelliti in grado di soddisfare i tre requisiti principali Deve soddisfare il requisito di poter leggere Risoluzione spettrale intervalli fittissimi dello spettro elettromagnetico (iperspettrale) in modo da poter avere il massimo dell informazione della firma spettrale di ogni Firma spettrale parametro investigato. Quindi maggiore è la Chl-a Meris resolution risoluzione spettrale, più stretto è l intervallo di lunghezza d onda per un particolare canale o banda dello spettro. Dipende dalla distanza del sensore dalla terra. Naturalmente più è vicino, più siamo in grado di avere informazioni all interno del pixel Risoluzione spaziale dell immagine. Il pixel rappresenza l unità elementare dell immagine satellitare e deve pixel essere sufficientemente grande da permettere la lettura delle informazioni all interno di esso rs R noicol icol bande MERIS 1 pixel meris =300 X 300 m Risoluzione temporale Dipende dal tempo di rivisitazione del satellite sullo stesso target o area investigata. Questa caratteristica è molto importante per gli studi di natura ambientale perché consente di effettuare un monitoraggio dei cambiamenti nel tempo e studio delle dinamiche ecologiche. La scelta del lago da investigare e del sensore utilizzato dovrà essere fatta valutando tali requisiti di idoneità. Il limite più grande attualmente è la risoluzione spaziale adatta allo studio di laghi di piccole

6 Confronto dei vari sensori utilizzabili MERIS VANTAGGI MEDIUM RESOLUTION IMAGING SPECTROMETER ADATTO ALLO STUDIO DELLE PROPRIETA OTTICHE DELLE ACQUE (PARAMETRI OTTICI CHL-TSSTRAPARENZA, ECC.) LANDSAT WORDVIEW MIVIS VANTAGGI VANTAGGI VANTAGGI NON E UN IPERSPETTRALE. RILEVA BENE LA CLOROFILLA SOLO IN OCCASIONE DI EVENTI INTENSI IPERSPETTALE ADATTO ALLO IPERSPETTALE ADATTO ALLO STUDIO DELLE PROPRIETA STUDIO DELLE PROPRIETA OTTICHE DELLE ACQUE OTTICHE DELLE ACQUE (PARAMETRI OTTICI) (PARAMETRI OTTICI CHL-TSSRILEVA BENE LA CDOM,TEMPERATURA) PRESENZA DI CIANO BATTERI!!! ACQUISIZIONE TEMPORALE ACQUISIZIONE BISOGNA COMMISSIONARE OGNI 3 GG TEMPORALE OGNI 16 GG L ACQUISIZIONE DELLA SCENA NESSUN COSTO PER LE IMMAGINI SVANTAGGI RISOLUZIONE 300 METRI DAL SUOLO ADATTO PER UN MONITORAGGIO TEMPORALE COSTANTE BISOGNA COMMISSIONARE L ACQUISIZIONE DELLA SCENA RISOLUZIONE 30 METRI DAL SUOLO RISOLUZIONE 2 METRI DAL SUOLO LE IMMAGINI COSTANO COSTO DI CIRCA COSTO DI CIRCA EURO EURO A IMMAGINE A IMMAGINE SVANTAGGI RILEVA Chl-a E PARAMETRI OTTICI SI PUO UTILIZZARE COME STRUMENTO COMPLEMENTARE DI ANALISI COSTI DI FORNITURA COMPLEMENTARE ALL ANALISI DEL DATO IPERSPETTRALE SVANTAGGI COSTI DI FORNITURA E ANALISI DEL SINGOLO EVENTO ADATTO PER L ANALISI DI UNO SPECIFICO EVENTO RISOLUZIONE 4 METRI DAL SUOLO SVANTAGGI COSTI DI FORNITURA ELEVATI E ANALISI DEL SINGOLO EVENTO; ORGANIZZAZIONE DI SPECIFICHE CAMPAGNE A TERRA PER LA VALIDAZIONE DEL DATO (MISURE LIMNOLOGICHE E RADIOMETRICHE SULLA ADATTO PER COLONNA D ACQUA L ANALISI DI UNOE ATMOSFERA) SPECIFICO EVENTO

7 Esempi di mappe prodotte da sensore MIVIS montato su piattaforma aerea (Laghi di Mantova) CHL-a TSS NDVI CDOM TEMP

8 Perché utilizzare il remote sensing come metodologia di monitoraggio della qualità delle acque? Il telerilevamento permette un analisi delle dinamiche spaziali e temporali di alcuni parametri di qualità delle acque. Inoltre, la stessa direttiva 2000/60/CE, al paragrafo 3 dell articolo 8, parla di specifiche tecniche e metodi uniformi per analizzare e monitorare lo stato delle acque. Possono essere identificate cinque grandi aree della direttiva comunitaria che individuano le caratteristiche tali per cui il telerilevamento può essere considerato utile per la definizione dello stato delle acque superficiali 1. Capacità di realizzare osservazioni sistematiche delle aree che presentano acque superficiali (articolo 8); 2. Supporto alla creazione di un piano di gestione dei bacini idrici (articoli 3 e 5); 3. Rilevamento e distribuzione spaziale delle variazioni delle acque superficiali (articoli 4 e 16); 4. Quantificazione della concentrazione di clorofilla a (Chl-a) e cambiamenti ad essa associati (articoli 4 e 16);

9 3 Progetto O.M Monitoraggio Ottico dei laghi Omodeo e Mulargia attraverso immagini MERIS telerilevate La scelta dei laghi da investigare è stata fatta soprattutto sulla base delle dimensioni superficiali che garantissero uno studio a livello di pixel significativo. Lago Omodeo Lago Mulargia Coordinate geografiche ,63 N ,67 Superficie 1977,77 ha Pixel investigati (*) circa 150 Coordinate geografiche ,81 N ,28 Superficie 713,41 ha Pixel investigati (*) circa 30

10 Lago Il lago Omodeo Omodeo, ubicato AREA DI STUDIO nella Sardegna centrale, in provincia di Oristano, è il più grande invaso artificiale della Sardegna con una capacità di acqua invasata di circa 800 Mm3 utilizzata strategicamente per la fornitura d acqua nel settore irriguo, industriale e potabile. Si trova all interno del bacino idrografico del fiume Tirso (3375 Km2), che è il più importante fiume della Sardegna (160 Km), il quale alimenta il lago insieme al fiume Taloro. L invaso è sbarrato artificialmente dalla diga di S. Chiara, realizzata nel 1924, attualmente sommersa e sostituita nelle sue funzioni dalla diga Cantoniera, detta anche Eleonora d Arborea, realizzatastato nel 1997 e ubicata più a valle (fig. (*) 1). ECOLOGICO DELL INVASO Si tratta di un lago monomittico caldo. Ossia lago caratterizzato, durante il ciclo annuale, da una sola fase di mescolamento delle acque, che si verifica tra la fine dell autunno e l inizio della primavera. Nei mesi estivi è presente una stratificazione termica e sono distinguibili un epilimnio, un metalimnio Condizione storica ed un ipolimnio. Purtroppo dal punto di vista analitico i dati di campo sono stati raccolti con scarsa continuità, dal le indagini limnologiche avevano rilevato condizioni di elevata trofia con il verificarsi di fioriture di cianobatteri nel periodo estivo (Sechi N. 1986). Successivamente, sotto la gestione del Consorzio di Bonifica dell Oristanese, le acque dell Omodeo non sono state sottoposte a controlli analitici, se non quelli sanitari da parte della ASL. CLASSI TRASPARENZA Ptot (mg/mc) Chl-a(mg/mc) I controlli risalenti agli metà TROFIA (m) ultraoligotrofi < degli anni 90, confermavano a le valutazioni fatte negli anni oligotrofia < , se non in termini mesotrofia ,5-8 addirittura peggiorativi eutrofia 3-1, ipereutrofia MEDIE ANNUE P Tot normalmente > 100 mg P m-3 con picchi di oltre 150 mg m-3. CHL_A ia nella zono fotica = 15 mgtotalmente m-3 con picchi di Alla fine del periodo estivoannuale le acque ipolimniche risultavano anossiche ma flessioni significative dell ossigeno 50 mg m-3. disciolto, conoltre percentuali inferiori al 10%, si registravano subito dopo l instaurarsi della stratificazione. Le conseguenti condizioni riducenti portavano a diminuzioni dei valori del ph ed a incrementi del fosforo, ferro e manganese. La qualità dell acqua era condizionata dalle elevate proliferazioni estive del fitoplancton composto per la maggior parte da specie di Cianoficee dalle caratteristiche potenzialmente tossiche quali Microcystis aeruginosa, Aphanizomenon flos-aquae, Merismopedia puntata e Anabaena spiroides. Condizione attuale Con la legge regionale di riforma n.19/2006 la gestione del comparto idrico del lago Omodeo è passata all Ente acque della Sardegna (ENAS) che effettua periodicamente il monitoraggio delle acque. (*) Fonte Rapporto annuale Periodo dal al Gestione del sistema di monitoraggio automatico della

11 Dati di campo (*) Profondità dei campionamenti manuali MATERIALI E METODI UTILIZZATI NEL PROGETTO Analisi limnologiche tradizionali sulla colonna d acqua, da cui sono stati utilizzati i valori delle concentrazioni di Clorofilla-a e la conta algale del campione su campione mensile nella stazione a sud dell invaso. La clorofilla in laboratorio è stata estratta con acetone al 90% e la concentrazione viene determinata tramite lettura dell assorbanza e calcolata secondo Lorentz [1969]. T Parametri misurati Ossigeno disciolto ph Ossigeno ipolimnico Azoto totale alcalinità Clorofilla -a Azoto nitrico trasparenza Fosforo totale Azoto nitroso conducibilità ortofosfato Azoto ammioniacale Analisi limnologiche tramite sonda automatica multiparametrica che misura i seguenti parametri ph, O2, Temperatura, Torbidità, Conducibilità, Salinità e Clorofilla. La sonda profila tutta la colonna d acqua 1 volta al giorno misurando i parametri ogni metro per i primi 15 metri di profondità e ogni 5 metri dai 15 ai 50 metri di profondità (fondo invaso). Dati meteo sonda multiparametrica. La stazione automatica è dotata anche di una stazione di monitoraggio che acquisisce dati di vento, temperatura, pioggia, evaporazione e radiazione solare incidente. Questi dati sono stati consultati per capire se i cambiamenti della concentrazione dei parametri ottici delle diverse immagini sono dipendenti da altre variabili climatiche. 1 Superficie (pelo dell acqua) 2 1m (fondo) La zattera è ubicata 200 metri prima della diga Cantoniera, in prossimità dell opera di presa e qui vengono anche svolti i campionamenti manuali. campo utilizzati nel presente studio sono stati forniti dal Servizio Limnologia degli Invasi dell ENAS

12 Monitoraggio della qualità delle acque Controlli manuali (1985) BOE I controlli manuali e automatici (2005) BOE II controlli manuali e automatici (2008) Tot. 18 invasi artificiali Controlli in fase di attivazione 1. Torrei 2. Flumineddu 3. Simbirizzi 4. Sa Forada 5. Casa Fiume 6. Cuga 7. Mulargia 8. Is Barrocus 9. Cixerri 10.Bau Pressiu 11.Sos Canales 12.Monte Lerno 13.Cedrino 14.Bidighinzu 15.Monteleone Roccadoria 16.Flumendosa 17.Tirso 18.Leni 19.S. Lucia 20.Posada 21.Casteldoria 22.Monte Pranu 23.Punta Gennarta 24.Pagghiolu 25.Medau Zirimilis 26.S. Vittoria 27.Pranu Antoni 28.Liscia

13 Monitoraggio della qualità delle acque CENTRO LOCALE DI CONTROLLO (CASA DI GUARDIA) Funzionamento sonda Monitoraggio automatico STAZIONE SONDA MULTIPARAMETRO (ZATTERA) STAZIONE METEOCLIMATICA SENSORI GRANDEZZE IDRAULICHE Parametri Profilati (ore 12) -Profondità -Conducibilità CENTRO GENERALE DI CONTROLLO (CAGLIARI) -ph TRASMISSIONE VIA SATELLITE -Torbidità -Clorofilla a WEB -Tasso saturazione ossigeno -Temperatura acqua

14 Gestione integrata delle risorse idriche Rappresentazione in tempo reale dei parametri di qualità

15 VANTAGGI E SVANTAGGI DELLE DIVERSE METODICHE DI MONITORAGGIO 1) 2) 3) 1) 2) Visione puntuale Boa 3) 1) 2) 3) CAMPIONAMENTO MANUALE Unico punto di campionamento rappresentativo dello stato di qualità in prossimità dell opera di presa. Dal punto di vista gestionale ai fini potabili può essere rappresentativo della qualità dell acqua, dal punto di vista ecologico non mette in evidenza le variazioni di concentrazione della clorofilla e degli altri parametri all interno dell ecosistema e quindi neanche le cause di queste differenze!!! Frequenza temporale di campionamento 1 sola volta al mese (può essere che si arrivi quando l evento di fioritura è già finito o sta iniziando) Risultato preciso e lettura a diverse profondità SONDA AUTOMATICA Idem come sopra Frequenza temporale quotidiana del dato mette bene in evidenza le variazioni all interno della colonna d acqua in quel punto sia durante l arco del giorno, sia in un arco temporale più ampio (studio delle variazioni dei parametri della colonna d acqua giornalieri, mensili, annuali, ecc.) Profilatura lungo tutta la colonna d acqua Visione TELERILEVAMENTO d insieme Il vantaggio indiscusso è la rappresentazione spaziale delle concentrazioni dei parametri ottici, a ogni pixel dell immagine viene associato un valore di concentrazione Questo permette di capire anche le cause di queste variazioni (es. presenza sbarramenti, condizioni atmosferiche (vento, temperatura, ecc.), l informazione spettrale contenuta nell immagine può essere organizzata creando un sistema informativo geografico (GIS/web GIS) che consente la sovrapposizione di altre informazioni territoriali (es. scarichi idrici nell ambiente, attività industriali, ecc.) che possono intervenire modificando lo stato trofico delle acque. Frequenza temporale con il Sensore MERIS dell ESA ogni 3 gg si hanno le immagini in tempo reale (studio delle variazioni dei parametri della colonna d acqua ogni 3 gg, mensili, annuali, ecc.) Lo svantaggio del telerilevamento è che legge la distribuzione/concentrazione delle sostanze otticamente attive solo nello strato eufotico (generalmente coincidente con il valore del disco di Sechi dove viene emessa

16 Proposta di progetto all agenzia spaziale europea sottoscritto da ENAS in collaborazione con il CNR_IREA Milano Immagini satellitari Sensore MERIS (MEdium Resolution Imaging Spectrometer) anno gen feb mar apr mag giu lug ago set 17 ott nov 25 dic tot Tra gli indicatori dello stato trofico degli ecosistemi lentici I parametri trasparenza e clorofilla possono essere misurati da immagini satellitari. La clorofilla-a è il parametro che viene maggiormente utilizzato come valutatore di stato trofico in quanto esistono forti legami empirici tra clorofilla e nutrienti, in particolare con il fosforo. Nonostante i limiti di queste relazioni è accertato che la conoscenza della concentrazione della clorofilla è essenziale per la scelta di decisioni degli enti gestori della risorsa acqua. Clorofilla-a (Chl-a) Fosforo totale (TP) Mappe telerilevate Trasparenza delle acque

17 Step di elaborazione delle immagini MERIS telerilevate 28,75 mg/l 19,11 mg/l Fig 1_Caricamento dell immagine Meris sul software di elaborazione immagine 1) Fig. 3_Visualizzazione dei pixel e valori di clorofilla Subset dell immagine e georeferenziazione; Correzione atmosferica e tool adiacenza icol; 2) Applicazione degli algoritmi (*) ; 3) Estrazione delle bande e georeferenziazione; 4) Validazione del dato satellitare attraverso il dato di campo (es. confronto con valori del bollettino per la Chla ci si riferisce sempre al valore io riscontrato nello strato eufotico) 5) Produzione di mappe GIS per il confronto spaziale e temporale delle variazioni. (*) Applicazione degli algoritmi per l estrazione della concentrazione di clorofilla-a case2 per i sistemi mesotrofici, l eutrophic per i sistemi eutrofici Fig.2_Caricamento della banda CHL_a Meris sul software di elaborazione immagine (scena su

18 Esempi di mappe ottenibili dall elaborazione delle immagini MERIS River Tirso River Tirso River Taloro River Taloro. Dam Eleonora d'arborea (1997) UTM_ _O_Z90_icol_eu.tif <VALUE> Dam Eleonora d'arborea (1997) -6, ,7-0,7 - -0,6-0,6 - -0,4-0, UTM_ _O_Chl_a_eu.tif UTM_ _O_TSS_icol_eu.tif High 20 High 30 Low 1 Dato MERIS BOA Dato manuale BOA Mg /mc Mg/mc 17 Low 1

19 Obiettivi dello 1 studio obiettiv o Risulta ti 8 immagini sincrone R2=0,74; Valutazione dell affidabilità del dato spettrale rispetto alle misure di campo b) 2 obiettiv o 85 % % 64 % 3-b iex d an a) % 64 % 85 % 89 % 17 % 07-May 13-May 23-May 08-June 14-June 0 Il sensore Meris sottostima la concentrazione di clorofilla in concomitanza di fioriture intense come quelle dovute alla presenza di cianobatteri nelle acque. Le immagini anomale sono state ulteriormente corrette con un programma di correzione atmosferica (6S) ed è stato applicando un algoritmo specifico (indice di Gitelson) per sistemi eutrofici che ha permesso di stimare qualitativamente la fioritura. I cianobatteri il cui pigmento predominante è la ficocianina hanno un picco caratteristico di assorbimento intorno a 650 nm [gon et al., 1999], mentre i cianobatteri cianobatteri il cui pigmento predominante è la ficoeritrina hanno un picco di riflessione circa 600 nm [Bresciani et al. 2011b], queste regioni non corrispettive bande nelle Immagini MERIS e per la loro identificazione e necessario applicare Algoritmi Risulta [Kutser et al, 2006;.. Bresciani et al, 2011b]. semiempirici Confronto tra i valori i delle concentrazioni di ti 89 % 17 % chl-a da dati di campo e dati May 13-May 23-May 08-June Il confronto tra le 14-June immagini elaborate nel 2009, MEDIUM 2009 MERIS e 2011 ha rivelato ie annuali di Clorofilla - a nella zona fotica tra I 13 e I 17 mg m3. che confermerebbero lo stato ecologico del lago Omodeo derivato dai campionamenti limnologici storici e attuali. Dall analisi delle ie annuali il 2009 si è rivelato MEDIUM 2010 l anno con le ie e anche con i valori massimi i più alti. A testimonianza di ciò sono gli eventi di intensa di cianobatteri registrati nel periodo maggio-giugno I valori minimi i più alti si sono invece riscontrati nell anno riscontrati nel MEDIUM min mean st.dev Tot immagini elaborate 1, ,31 19,89 17,16 min mean st.dev Tot immagini elaborate 10,15 15,67 13,87 1,06 9 min mean st.dev Tot immagini elaborate 13,87 17,19 15,84 0,66 7

20 , , clorofilla nei diversi anni (es. agosto ) Risulta ti Confronto dell andamento mensile della Confronto mensile, stagionale o annuale delle condizioni ecologiche dell invaso. Obiettivi dello 3 studio obiettiv o UTM_ _O_Chl_a_icol_eu.tif UTM_ _O_Chl_a_icol_eu.tif High 20 date min 11 8,41 14,04 14,68 UTM_ _O_Chl_a_icol_eu.tif High 20 Low 1 Low , ,13 mean ,58 17,38 15,65 st.dev ,93 0,86 0,37 High 20 Low 1 Low 1 UTM_ _O_Chl_a_icol_eu.tif High 20 year

21 UTM_ _O_Chl_a_icol_eu.tif Min Low 1 Legend UTM_ _O_Chl_a_icol_eu.tif UTM_ _O_Chl_a_icol_eu.tif High 20 1,87 18,01 11,98 Low 1 Legend UTM_ _O_Chl_a_icol_eu.tif 13 20,23 18,81 High 20 Min High , , High 25 Min 9,57 19,45 16, , , Legend Legend Legend Legend UTM_ _O_Chl_a_eu.tif UTM_ _O_Chl_a_icol_eu.tif UTM_ _O_Chl_a_icol_eu.tif UTM_ _O_Chl_a_icol_eu.tif High 30 Low 1 Min High 20 5,84 28,7 24,5 Low , Min 13,67 16,3 15, , High 20 Low 1 Chl-a ,56 22,0 21,3 6 2 Low 1 Low 1 Min Min 8,41 16,3 15,5 High 20 Low 1 Min 10,31 19,89 17,16

22 UTM_ _O_Chl_a_icol_eu.tif UTM_ _O_Chl_a_icol_eu.tif UTM_ _O_Chl_a_icol_eu.tif UTM_ _O_Chl_a_icol_eu.tif Low 1 High 20 Low 1 Min 14, ,38 High 20 Min Chl-a , High 10 Min UTM_ _O_Chl_a_icol_eu.tif High 15 1,03 10,5 6,63 Low 1 UTM_ _O_Chl_a_icol_eu.tif 11,95 15,38 14,44 Low 1 UTM_ _O_Chl_a_icol_eu.tif Min 12,74 11,35 8,58 Low 1 UTM_ _O_Chl_a_icol_eu.tif , High , Low 1 Min 9,36 17,0 13,5 9 6 Low 1 High 20 Min 15,05 16,55 16,06 Min 13,1 20,44 19, , High 20 High 20 Min 8,07 13,69 12,23 Low 1

23 492000, , , , , , , , , , UTM_ _O_Chl_a_icol_eu.tif UTM_ _O_Chl_a_icol_eu.tif UTM_ _O_Chl_a_icol_eu.tif UTM_ _O_Chl_a_icol_eu.tif High 25 Min 16,3 20,59 19,74 Low 1 Min High 15 14,68 16,13 15,65 Min , High 15 9,01 11,6 10,7 Low 1 UTM_ _O_Chl_a_icol_eu.tif UTM_ _O_Chl_a_icol_eu.tif Min 7,01 13,37 Low 1 Min17,39 15,12 14,48 Low 1 Low , , UTM_ _O_Chl_a_icol_eu.tif Min 18,56 19,8 19, , , High , , , , Low 1, High 20 Min 21,33 20,73 17, , Low High , High 20 9,43 Chl-a 2011

24 4 obiettiv o Comparazione con i dati atmosferici e chimici Risulta ti Le variazioni delle concentrazioni di clorofilla all interno dell invas artificiale sono state comparate con i dati meteo e chimico fisici dell colonna d acqua. L enas, infatti, dispone di un sistema di telecontrollo dov vengono archiviati e dove possono essere consultati i dati di tutti gli invas gestiti dall ente (es. misure di portata, misure sulla colonna d acqua stazioni termopluviometriche, dati delle zattere, ecc.). Per es. le intens fioriture avvenute nel periodo maggio-giugno 2009 sono state comparat RADIAZIO con le condizioni ambientali che favorito il bloom algale Si è registrato un incremento della radiazione NE incidente dai valori i di 5 kwh/m2 di fine aprile a INCIDENT E circa 7.5 kwh/m2 di inizio maggio TEMP. PRECIP. VENTO PH OSSIGEN O DISCIOLT O 2.5 BLOOM ALGALE 2009 OMODEO 2 3-b iex d an % 64 % 85 % 89 % 17 % 07-May 13-May 23-May 08-June 14-June 0 In condizioni ottimali le cellule si possono replicare tanto velocemente da poter dare luogo in circa due giorni ad una massiccia fioritura. N /P Variabili climatiche Si è registrato un aumento di temperatura da circa 13 C dei primi giorni di maggio a oltre 16 C dal 7 maggio Assenza totale di precipitazioni e venti contenuti nel periodo considerato Si sono registrati valori di ph (10 il 9 giugno 2009) molto maggiori rispetto a periodi in assenza di fioritura (es. 8.8 il 29 settembre 2009), situazione tipica dei fenomeni di fioritura (Stumm e Morgan, 1981) che favorisce ulteriormente la crescita dei cianobatteri. Si è registrata una diminuzione delle percentuali di ossigeno disciolto (133% il 9 giugno 2009 rispetto ad esempio al 100% del 29 settembre 2009). Una delle condizioni necessarie alla crescita dei cianobatteri, è un basso rapporto NP dei nutrienti inorganici e questa situazione si è verificata nel lago Omodeo con un elevata concentrazione di azoto ammoniacale nelle acque (11 µg/l il 13 maggio 2009 in superficie contro ad es. 4 µg/l il 29 settembre 2009). I dati limnologici mostrano come nel periodo dell inizio della fioritura nelle acque del lago ci fossero elevate quantità di azoto nitrico (500 µg/l il 13 maggio 2009) rispetto a periodo privi della di fioritura Variabili limologiche colonna (es. 30 µg/l il 29 settembred acqua 2009).

25 5 obiettiv o Confronto tra differenti zone d interesse all interno dell invaso (ROI) Risulta ti AIDOMAGGIORE SEDILO Sbarramenti artificiali Sampling point Omodeo River Tirso Fiumi noc Roi Oligotrophic condition 20 River Taloro 5 Eutrophic condition SODDI 3) 3) ! BORONEDDU BIDONÞ a / g (m TADASUNI SORRADILE NUGHEDU SANTA VITTORIA c h trp o lig O 5 Siddo Final lake Center lake Dal confronto delle diverse immagini sinora elaborate emerge che le condizioni del lago Omodeo siano abbastanza omogenee a livello spaziale, anche se, attraverso lo creazione di specifiche Region of interest, si è potuto notare che le concentrazioni massime di clorofilla sono presenti nella confluenza fluviale dei fiumi Tirso e Taloro che veicolano nutrienti e a ltre sostanze all interno dell invaso, soprattutto nei periodi estivi caratterizzati da un aumento delle condizioni eutrofiche. I valori minimi si riscontrano invece nel punto terminale della diga nella porzione più pelagica. Nei periodi stagionali in cui le condizioni ambientali non favoriscono la proliferazione algale Tirso and Taloro ARDAULI Town Sedilo NEONELI Dam Eleonora d'arborea (1997) ULA TIRSO icl h p tro u E ORTUERI BUSACHI a / g (m

26 Creazione di un Gis delle mappe di Chl-a, TSS e trasparenza Risulta ti BIRORI obiettiv o DUALCHI NORAGUGUME Lago Omodeo OTTANA BORORE AIDOMAGGIORE SEDILO Lago Mulargia Centri urbani Discariche ABBASANTA River Taloro Legend Sbarramenti artificiali NORBELLO SODDI GHILARZA BORONEDDU BIDONÞ TADASUNI SORRADILE Scarichi River Tirso NUGHEDU SANTA VITTORIA Aree industriali ARDAULI Creazione di un GIS dei laghi per l archiviazione delle mappe e per l interpretazione statistica dei risultati. Attraverso il GIS è possibile ubicare cartograficamente elementi territoriali (es. scarichi sull ambiente, attività industriali/agricole, ecc.) che possono influire sulla concentrazione dei parametri investigati, valutare gli effetti degli sbarramenti fisici (dighe/traverse), ecc. Le pressioni antropiche per il fiume Tirso a Cantoniera sono rappresentate dalle concentrazioni di P e COD, ascrivibili soprattutto al comparto agro zootecnico, mentre per il lago Omodeo i parametri critici sono rappresentati dalla trasparenza e dalla clorofilla. Altra tipo di pressione antropica all interno del bacino idrografico è quella indotta dalla presenza dell area industriale di Ottana, che occupa una superficie complessiva di circa 1045 ettari, nella quale sono presenti industrie tessili

27 4 Prospettive future Monitoraggio in continuo dei laghi pilota con produzione di mappe da confrontare con il dato di campo. La finalità è quella di poter collaudare un sistema di allerta preventiva da remoto, così come si fa attualmente con le previsioni atmosferiche. Vantaggi Sviluppo tecnologico Garantire la qualità della risorsa idrica utilizzata a fini irrigui e potabili con il grande vantaggio di studiare le dinamiche lacustri dal punto di vista ecologico e non riduttivamente gestionale. Capire cause di alterazione ed effetti sulla risorsa. Il limite attuale del telerilevamento per i nostri laghi è quello della risoluzione spaziale. Si spera di avere presto una tecnologia in grado di soddisfare contemporaneamente i requisiti di risoluzione spettrale, spaziale e temporale oltre a quella economica per la disponibilità del materiale satellitare.

28 Vascellari Micòl*, Bresciani Mariano**, Giardino Claudia** Panoramica sul lago Omodeo (*) Ente Acque Sardegna (ENAS) (**) CNR-IREA, Milano Ente acque della Sardegna Questo studio è stato possibile grazie alla stretta sinergia tra l Ente acque della Sardegna, che ha messo a disposizione la sua esperienza in campo (parametri limnologici manuali, limnologici automatici, atmosferici, ecc.) al fine di accrescere le sue conoscenze nel campo del monitoraggio satellitare e poter creare una metodologia integrata di monitoraggio della risorsa idrica invasata ed il CNR - IREA di Milano che ha messo a disposizione i frutti delle sue ricerche e l esperienza acquisita in materia di remote sensing. Si ringrazia l ESA per aver fornito le immagini MERIS e il Servizio IdroMeteoClima dell ARPA Emilia Romagna per aver consentito la divulgazione di questi primi risultati ottenuti. Lo studio sull Omodeo proseguirà con l elaborazione di nuove immagini e con la validazione delle mappe di trasparenza e TSS e verrà applicato con la stessa metodologia anche al lago Mulargia, altro importante invaso artificiale della Sardegna utilizzato come risorsa idrica nel multisettoriale. Riferimenti (*) Dott.ssa Micòl Vascellari Ente acque della Sardegna [email protected] tel (**) Dott. Mariano Bresciani Consiglio Nazionale delle Ricerche-Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell Ambiente (CNR-IREA), Milano, Italy [email protected]; (**) Ing. Claudia Giardino Consiglio Nazionale delle Ricerche-Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell Ambiente (CNR-IREA), Milano, Italy [email protected]; SIMINA RI

29 Save the planet!!! Save the research!!!