Il degrado dovuto alla perdita di produttività

IL DEGRADO DOVUTO ALLA PERDITA DI PRODUTTIVITÀ

La produttività del suolo è definita come la capacità di trasformazione da parte degli organismi autotrofi (anche detti produttori primari) di carbonio organico atmosferico in biomassa. La produttività primaria netta (NPP) è la quantità netta di carbonio assimilata tramite fotosintesi in un determinato periodo di tempo (Clark et al., 2001) ed è tipicamente rappresentata in unità come kg/ha/anno. Lo standard internazionale per il calcolo della NPP (gC/m²/giorno) è stato stabilito nel 1999 dalla NASA in previsione del lancio del sensore MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) a partire da dati multitemporali di riflettanza delle superfici, tenendo conto delle varie tipologie climatiche e vegetazionali. L’indicatore più comunemente usato come proxy per la NPP è l'Indice di vegetazione differenziale normalizzato (NDVI), calcolato utilizzando le informazioni spettrali dalle bande del rosso e del vicino infrarosso. I dati sono stati processati con l’ausilio del plugin Trends.Earth implementato all’interno del software QGis, che utilizza prodotti MODIS e AVHRR per calcolare integrali annuali di NDVI, alla base del calcolo degli indicatori di produttività. La variazione del potenziale degrado del suolo dovuto alla perdita di produttività è valutata utilizzando tre sotto indicatori derivati dai dati delle serie temporali MODIS per la valutazione dello stato di baseline (2015), calcolato dal 2001 e per il successivo periodo di monitoraggio (periodo di reporting) tra il 2016 e il 2019. Il metodo, ad oggi che fornisce la rappresentazione più consistente della risposta della produttività alle variazioni di umidità del suolo è la Water Use Efficiency (WUE) (Ponce-Campos et al., 2013; Wessels et al., 2007; JRC, 2022) che assumendo la precipitazione su un’area come totalmente assimilabile da suolo e vegetazione, tiene conto del bilancio idrico tra quest’ultima e run-off (ruscellamento superficiale), groundwater recharge (ricarica della falda, infiltrazione) ed evaporazione. Dal bilancio è ottenuta l’evapotraspirazione che concorre proporzionalmente al calcolo della produttività. Per lo studio dell’indicatore per l’Italia è stato utilizzato il dataset di MODIS di evapotraspirazione disponibile per l’intera serie temporale MODIS e utilizzabile tramite l’estensione Trends.Earth in connessione con Google Earth Engine. Ad affiancare le statistiche di variazione della produttività secondo quanto appena detto, si è scelto di utilizzare indicatori di stato e performance secondo i valori medi annuali di NDVI sulle stesse immagini MODIS. La WUE, come già detto, è utilizzata come indicatore proxy del tasso di variazione della produttività primaria nel tempo. In questo modo sono state identificate le aree in cui si sono verificati cambiamenti sostanziali della NPP per i due periodi di analisi: tendenze positive indicano un potenziale miglioramento delle condizioni del terreno, mentre tendenze negative un potenziale degrado. Nel presente studio si è utilizzata la serie storica MODIS (MOD16A2 v006) dal 2001 al 2020 a risoluzione spaziale di 500m e temporale di 8 giorni. L'indicatore dello stato di produttività consente di rilevare i recenti cambiamenti nella produttività primaria rispetto a un periodo di riferimento. Per il presente studio sono state analizzate le serie storiche dell’indice NDVI ricavato da MODIS nel periodo di rifermento dal 2001 al 2012 e per il periodo di confronto dal 2012 al 2020. I valori di NDVI dei due periodi sono stati divisi in classi da 1 a 10 (dal valore più basso a quello più alto). Se la differenza tra il valore della classe del periodo di confronto e quello del periodo di riferimento in una data area è minore di 2, allora tale area viene identificata come potenzialmente in degrado, se è compreso tra -1 e 1 l’area risulta stabile, se è maggiore di 2 viene considerata in miglioramento. L'indicatore di performance della produttività misura l’entità della produttività locale rispetto a tipologie di vegetazione, classi di copertura del suolo o regioni bioclimatiche simili in tutta l'area di studio. Il modello utilizza la combinazione unica di tipologia di suolo prevalente (a livello gerarchico di sottordini secondo il sistema USDA (Twelfth Edition, 2014) fornito da SoilGrids a una risoluzione di 250 m) e di copertura del suolo (37 classi di copertura del suolo fornite dall’ESA CCI a una risoluzione di 300 m) per definire queste aree di analisi.