Le foreste in Trentino occupano una superficie di 390.463 ettari, che rappresentano il 63% dell’intero suolo provinciale. Una vera e propria predominanza della natura sul territorio, che ha fatto della Provincia autonoma di Trento un laboratorio perfetto per lo studio della salute degli alberi e per l’analisi dei cambiamenti climatici. Un ruolo di fondamentale importanza è rivestito in questo campo dal Centro Ricerca e Innovazione della Fondazione Edmund Mach - e in particolare dell’Unità di Ecologia Forestale - che sta lavorando con le agenzie spaziali italiana ed europea su due progetti che prevedono l’utilizzo dei satelliti per il monitoraggio di piante e boschi.

L’utilizzo dei satelliti per l’ecologia forestale

Lo stato di salute delle foreste si può monitorare anche dallo spazio. Ci sono infatti varie tipologie di satelliti in grado di acquisire immagini che forniscono importanti informazioni sulla vegetazione:

• Immagini spettrali: informazioni sullo stato di salute delle piante, su come crescono ed evolvono. Permettono anche di classificare le piante, capire il contenuto di clorofilla e altri pigmenti fotosintetici e lo stato idrico delle specie vegetali;

• Immagini LIDAR (Light Detection And Ranging): informazioni sulla struttura del bosco e come le piante si comportano all'interno di esso;

• Immagini SAR (Synthetic Aperture RADAR): informazioni sul contenuto idrico delle foreste.

Prima di essere utilizzati, i satelliti devono superare una fase di calibrazione e validazione che può essere eseguita solamente “da terra”. La fondazione Edmund Mach è stata coinvolta in due progetti di ASI ed ESA proprio per fornire le competenze e le strumentazioni necessarie in questa fase preliminare di controllo.

Guarda l'Intervista a Damiano Gianelle, coordinatore Unità Ecologia Forestale di FEM

Il satellite PRISMA

Il primo progetto in cui FEM è coinvolta è coordinato dal CNR ed è legato all’Agenzia Spaziale Italiana, che a fine 2019 ha lanciato in orbita il satellite PRISMA, il quale è diventato operativo un anno dopo. Si tratta di un satellite iperspettrale, che è in grado di fotografare la riflettanza di un oggetto attraverso 256 bande diverse, che spaziano dal visibile all’infrarosso, fino all’infrarosso lontano. Grazie alle fotografie che mette a disposizione è possibile osservare vari aspetti della vegetazione, quali lo stress delle piante, la loro vitalità e l’eventuale presenza di malattie. Con questa tecnologia si possono studiare anche altri fattori, come la torbidezza dei bacini idrici e lo stato di salute dei ghiacciai. 

Il ruolo di FEM

Come anticipato in precedenza, il satellite, una volta in orbita, deve superare le fasi di calibrazione e validazione. La calibrazione viene fatta su immagini relative ai deserti, mentre la validazione sui diversi sistemi che si vogliono misurare. Nel progetto PRISMA la Fondazione Edmund Mach è responsabile delle foreste, mentre altri enti e università si occupano del suolo agricolo e dei ghiacciai.

I vari step della validazione:    

• Il satellite esegue la fotografia iperspettrale di una fetta di territorio, per esempio una porzione di bosco;

• I ricercatori di FEM utilizzano una fotocamera uguale o simile a quella presente sul satellite e riproducono, da terra, la stessa identica foto;

• Le due foto vengono confrontate per controllare che gli algoritmi utilizzati dal satellite siano corretti e che le misure di riflettanza delle due fotografie combacino;

• Una volta che l’algoritmo è validato, il satellite può acquisire le immagini in continuo e metterle a disposizione di enti e ricercatori di tutto il mondo.

Nel caso della validazione del satellite PRISMA, per ottenere le stesse immagini acquisite dallo spazio e avere una visione dall’alto, i ricercatori di FEM hanno installato la fotocamera sulla funivia del Monte di Mezzocorona.

Il satellite FLEX

Il secondo progetto in cui è coinvolta la Fondazione, sempre coordinato dal CNR, fa capo all’Agenzia Spaziale Europea e riguarda il satellite FLEX. Verrà lanciato in orbita l’anno prossimo e sarà in grado di misurare la florescenza, ovvero la fotosintesi delle piante, permettendo di capire in modo immediato se stanno crescendo oppure se sono in stato di stress. 

I ricercatori di FEM stanno lavorando alla fase di validazione della camera utilizzando lo stesso modello di dispositivo che sarà installato sul satellite. Un dettaglio di non poco conto se si considera che oltre alla fotocamera in uso presso il centro di ricerca trentino, ce ne sono solo altre due in tutto il mondo. 

Come i dati satellitari aiuteranno il Trentino

I vantaggi per la Fondazione Edmund Mach nel partecipare a progetti di questo tipo sono molteplici. In primis la possibilità di avere accesso con cadenza regolare e frequente a dati preziosi impossibili da ottenere con le tecniche standard. Un vero valore aggiunto per lo studio dell’impatto dei cambiamenti climatici sulle foreste, che sono sempre più esposte a stress idrici e termici e all’azione distruttiva di eventi estremi.

Un esempio recente è la tempesta Vaia, che nell’ottobre del 2018 ha raso al suolo 40 mila ettari di boschi tra Trentino, Veneto e Lombardia e provocato un’epidemia di bostrico dell’abete rosso senza precedenti. Si tratta di un insetto che nasce nelle piante morte e si nutre di quelle ancora in salute e che sta creando seri problemi alle foreste trentine colpite dalla calamità di 4 anni fa. 

Nella battaglia contro il bostrico saranno molto efficaci le immagini a florescenza provenienti dai satelliti perché permetteranno di capire quali piante sono in stato di stress (e quindi fanno meno fotosintesi di quelle sane) prima che questo si possa capire ad occhio nudo. I ricercatori riusciranno così a prevedere i danni causati dall’insetto alcune settimane prima che si manifestino i sintomi veri e propri sulla vegetazione.

Un altro esempio dell'utilità delle immagini satellitari è quello relativo agli incendi. Riuscire a individuare per tempo le zone di foresta in cui le piante soffrono a causa della mancanza di acqua (e che quindi sono più facilmente infiammabili) è un elemento molto utile per mettere in campo importanti azioni di prevenzione.