Tutela ambientale del Lago Trasimeno - ARPA Umbria

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1 6 2 A r p a U m b r i a 2 0 1 2 sistemi di Osservazione della Terra. Nel caso specifico della limnologia, le informazioni tele rilevabili, come indicato in differenti pubblicazioni (es. Dekker et al., 2001) sono le seguenti: presenza/ assenza di fioriture algali sulla superficie; concentrazione dei pigmenti fotosintetici ed in particolare della clorofilla “a”; concentrazioni del sedimento solido sospeso nelle sue frazioni organiche ed inorganiche; sostanze gialle; coefficiente di attenuazione lungo la colonna d’acqua dell’irradianza incidente; trasparenza dell’acqua; temperatura superficiale e, nel caso di acque basse, batimetria e natura/copertura del fondale. I parametri ottenibili attraverso le tecniche di telerilevamento rivestono una grande importanza al fine di fornire informazioni indispensabili per la tutela degli ecosistemi acquatici. Al fine di poter rispondere alla tutela della risorsa acqua che è regolata in Italia dal Decreto Legislativo n°152 dell’11 maggio 1999 e in ambito comunitario dalla direttiva quadro sulle acque dell’Unione Europea Water Framework Directive (Direttiva 2000/60/EC, 2000), le tecniche di telerilevamento sono sempre più utilizzate in tutti i contesti di monitoraggio e di ricerca. Infatti, entrambi i regolamenti prevedono che siano stabiliti obiettivi di qualità ambientale per i principali corpi idrici e che questi siano raggiunti e mantenuti avvalendosi di una costante opera di monitoraggio, operazione spesso difficile, ad esempio la visione sinottica e la multitemporalità, caratteristiche invece peculiari del telerilevamento. 9.3 I parametri acquatici telerilevabili Contestualizzati in funzione delle proprietà ottiche e degli studi di telerilevamento, gli ambienti acquatici sono sostanzialmente suddivisi in due differenti gruppi: • Acque di Caso-1: acque otticamente più semplici, in cui la risposta spettrale è prevalentemente funzione della concentrazione di clorofilla, essendo le altre sostanze co-varianti con il fitoplancton; fanno parte di questo gruppo gli oceani. • Acque di Caso-2: acque otticamente complesse, in cui le Proprietà Ottiche Apparenti (sono quelle proprietà che dipendono sia dal mezzo sia dalla struttura del campo di luce) sono governate dalla presenza di clorofilla, sedimenti sospesi e sostanze colorate organiche disciolte; fanno parte di questo gruppo le acque interne e le acque marine costiere. 9.3.1 Alghe/clorofilla Il monitoraggio delle concentrazioni di clorofilla “a” è un’azione molto utile nelle politiche volte agli studi sulla trofia delle acque dolci. La determinazione della clorofilla viene elaborata dalle relazioni che dimostrano come la concentrazione sia correlata a rapporti di riflettanza/radianza in diverse bande dello spettro elettromagnetico, tra cui la regione intorno a 676 nm (caratteristico picco di assorbimento della clorofilla) e a 700 nm (massimo relativo di riflessione) (Brivio et al., 2001). Al fine di poter determinare quantitativamente le concentrazioni di clorofilla è necessario utilizzare sensori con elevata risoluzione radiometrica. Di notevole rilievo è la determinazione delle fioriture di cianobatteri, data l’importanza che esse rivestono nella qualità di un lago, non ultimo l’impatto sulla balneabilità. I caratteristici picchi di assorbimento di questi organismi, oltre che offrire un generale aumento del segnale quando la fioritura è abbondante su tutta la superficie, permettono di sviluppare algoritmi robusti per identificare la loro presenza da misure di radianza riflessa.
4 . I l t e l e r i l e v a m e n t o 1 6 3 Sensori con bande strette e localizzate in particolari lunghezze (665, 681 e 708 nm) permettono studi sul segnale di fluorescenza. 9.3.2 Sedimenti sospesi I sedimenti sospesi (TSM), denominati anche SPM (Suspended Particulate Matter) sono tra i più comuni fattori che per peso e volume caratterizzano le acque superficiali lacustri e fluviali. La presenza di sedimenti sospesi aumenta il segnale elettromagnetico emergente dalle acque nelle lunghezze d’onda del visibile e dell’infrarosso vicino. Osservazioni effettuate in situ, in laboratorio, da aereo e da satellite, mostrano che la radianza retrodiffusa dalle acque superficiali dipende dal tipo di sedimento, dalla loro tessitura e colore, dalle condizioni di ripresa del sensore, dall’angolo zenitale del sole e dalla profondità della colonna d’acqua. 9.3.3 Le sostanze gialle Le sostanze gialle (YS), denominate anche CDOM (Colored Dissolved Organic Matter) si trovano negli ambienti acquatici a causa di tannini, acidi umidi e fulvici liberati dal degradamento del materiale vegetale. L’aumento delle concentrazioni di CDOM pone gravi problemi per il trattamento dell’acqua potabile, e la clorazione di acqua ricca di CDOM provoca la formazione di livelli inaccettabili di composti organici clorurati cancerogeni. Dal punto di vista ottico hanno un forte assorbimento nelle lunghezze d’onda del blu e dei raggi UV di cui ne condizionano strettamente la possibilità di penetrazione. 9.3.4 Trasparenza La trasparenza delle acque è un parametro di grande importanza ecologica, la stratificazione verticale dovuta alla possibilità di penetrazione della luce determina, infatti, una forte competizione all’interno delle comunità acquatiche e interferisce sulle condizioni dei bassi fondali. Oltre alle componenti disciolte e sospese nella colonna d’acqua, in precedenza descritti, anche fattori di natura ambientale possono condizionare la penetrazione della luce nella colonna d’acqua e definirne i livelli di trasparenza. Tra questi fattori il principale è il vento che increspando la superficie acquatica può limitare il passaggio della radiazione all’interfaccia aria/acqua. Tradizionalmente la trasparenza è misurata come la profondità a cui arriva il 90% della luce incidente (z90), quale stima della profondità del disco di Secchi. 9.3.5 Macrofite acquatiche ed elofite Le macrofite acquatiche e le elofite svolgono un ruolo importante nello strutturare e nel regolare la funzionalità degli ecosistemi acquatici; modulando la circolazione dell’acqua, offrendo riparo, rifugio e cibo per un numero elevatissimo di specie d’indubbio valore conservazioni stico; nel complesso sono capaci di influenzare la qualità delle acque e dei sedimenti superficiali. Le praterie sommerse o emergenti di macrofite sono tra le più diversificate, produttive ed eterogenee porzioni dei corpi idrici (Chambers et al., 2008). L’inaccessibilità di alcune zone così come l’estensione di alcune praterie e il loro evolversi ne rendono spesso dispendioso e oneroso il monitoraggio e la classificazione. Le immagini iperspettrali in particolare, offrono uno strumento versatile per lo studio della vegetazione sommersa e per monitorarne la variazione (Giardino et al., 2007). 9.3.6 Temperatura Fra le informazioni derivabili con una certa affidabilità mediante telerilevamento, la distribuzione della temperatura superficiale dell’acqua risulta di
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