Tutela ambientale del Lago Trasimeno - ARPA Umbria

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1 6 0 A r p a U m b r i a 2 0 10 28 do insieme i diversi strumenti, sensori e mezzi è possibile compiere un monitoraggio dell’ambiente e del territorio che ne riesca a cogliere tutta la complessità. Fra gli ambienti che è possibile riconoscere grazie agli strumenti del telerilevamento l’acqua, nei suoi vari stati (gassoso, liquido e solido) riveste senza dubbio un ruolo particolare. Ciò in base al suo specifico comportamento spettrale che contrasta con gli altri elementi del paesaggio al contorno. L’acqua pura, se osservata in piccola quantità, è un elemento essenzialmente incolore con bassissima riflettività e alta trasmissività nella regione del visibile (per i primi 10-20 metri di spessore, che vengono perciò definiti zona eufotica o di penetrazione della luce). I meccanismi d’interazione tra l’energia elettromagnetica e l’acqua sono complessi e sono dipendenti sia dalle caratteristiche intrinseche dall’acqua, sia da tutto quello che è presente nell’acqua, Fig. 1. Firme spettrali di differenti superfici. Si nota come l’acqua abbia una percentuale di riflessione molto inferiore rispetto a tutte le altre superfici, la componente della radiazione elettromagnetica nelle lunghezze d’onda del vicino infrarosso (IRC) e medio infrarosso (IRM) è completamente assorbita ma anche dall’interazione della radiazione elettromagnetica con l’atmosfera, dalla rugosità superficiale dovuta alla presenza del moto ondoso. Fig. 2. Il colore dell’acqua dipende da differenti fattori legati sia alle caratteristiche d’illuminazione e di osservazione, sia alle caratteristiche intrinseche dell’ambiente acquatico considerato
4 . I l t e l e r i l e v a m e n t o 1 6 1 La risposta spettrale dell’acqua cambia con la lunghezza d’onda: l’acqua limpida assorbe principalmente le radiazioni più lunghe del visibile e dell’infrarosso, mentre diffonde le lunghezze d’onda più corte; per questo motivo l’acqua ci appare blu o blu-verde, avendo il valore massimo di trasmissività a 450 nm, nel blu. Usualmente l’acqua in condizioni di purezza, riflette fino a un massimo che può raggiungere il 5% dell’energia incidente, valore che, rispetto alle normali superfici opache, risulta estremamente piccolo. Se invece si potesse osservare uno specchio d’acqua colpito solo da radiazione incidente rossa o infrarossa, esso apparirebbe scuro, poiché tali lunghezze d’onda vengono totalmente assorbite. Quando nell’acqua é presente sedimento sospeso, come ad esempio, nei fiumi in piena, la diffusione aumenta anche per lunghezze d’onda maggiori inducendo una colorazione giallo-rossastra; in presenza di forti concentrazioni saline per lo stesso motivo, la colorazione tende al rosa. Infine, nel caso di corpi idrici poco profondi il colore dell’acqua é determinato anche dal contributo di riflessione del fondale. 9.2 Tecniche di telerilevamento applicate all’indagine ambientale L’utilizzo delle tecniche di telerilevamento satellitare rappresenta un efficace strumento d’integrazione delle abituali metodologie limnologiche nell’analisi delle dinamiche temporali e spaziali di alcuni parametri di qualità delle acque. Tra gli esempi di sistemi acquatici riportati dalla letteratura scientifica del settore, che ormai si distribuisce su un arco temporale di quasi mezzo secolo, si rinvengono oceani, zone costiere, laghi, fiumi e ambienti di transizione come i delta e le lagune. Gli approcci metodologici sono molteplici (si passa dalle reti neurali alla modellistica fisica), così come gli ambiti applicativi e gli obiettivi (dal monitoraggio di un intero bacino, allo studio di una comunità di macrofite sommerse), ma per tutti i lavori valgono i principi fisici propri del telerilevamento ottico passivo (sono sistemi che utilizzano come sorgente elettromagnetica il Sole, a differenze dei sistemi attivi in cui la sorgente illuminante è artificiale) descritti, tra le altre, dalle leggi dell’ottica e dalle tematiche della radiometria. La tecnologia di base del telerilevamento ottico passivo è costituita da radiometri (strumenti capaci di misurare la radianza riflessa/ emessa dalle superfici), abbinati a sistemi ottico-meccanici ed elettronici. La strumentazione, a bordo di piattaforme satellitari in orbita polare o geo-stazionaria oppure avio-trasportata, è così in grado di rilevare la superficie terrestre a distanza, con caratteristiche diverse (es., dimensione del pixel al suolo, tempo di rivisitazione sulla stessa zona, lunghezze d’onda investigate) secondo le finalità per cui il sistema di osservazione della Terra viene progettato. Numerose pubblicazioni nella letteratura (es. Lindell et al., 1999) illustrano in modo esaustivo come l’energia retrodiffusa dalle zone superficiali (strato eufotico) di un corpo idrico nelle diverse lunghezze d’onda dello spettro elettromagnetico (essenzialmente nella regione del visibile e dell’infrarosso vicino, tra 400 e 900 nm e nell’infrarosso termico, intorno a 10 μm) porti con sé informazioni sui parametri di qualità dell’acqua otticamente attivi. Sono definiti “otticamente attivi” quei parametri che, contribuendo a regolare i processi di assorbimento e diffusione dell’energia elettromagnetica incidente sul mezzo acquatico, possono essere “telerilevabili”, ossia osservabili a distanza mediante i
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