Tutela ambientale del Lago Trasimeno - ARPA Umbria

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1 6 8 A r p a U m b r i a 2 0 1 2 Il sensore MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) è uno spettroradiometro montato a bordo dei satelliti TERRA e AQUA dell’Agenzia Spaziale America (NASA); nel presente lavoro è stato utilizzato il prodotto Land Surface Temperature (MOD11A), che utilizza la banda dell’infrarosso termico (10,4– 12,5 mm) che permette di risalire alla temperatura superficiale. Per la stima delle concentrazioni dei parametri di qualità dell’acqua dai dati MERIS ci si è avvalsi della modellistica fisica, basata sulle campagne di misure in situ comprensive di misure radiometriche e analisi di laboratorio, di cui quattro condotte nell’estate del 2008 e l’ultima nel maggio 2009. Le campagne hanno permesso la raccolta di dati non solo relativi alla matrice acquosa ma anche allo studio dell’aerosol atmosferico e della vegetazione acquatica. 10.2 Le campagne di misure In fig. 5 sono riassunte tutte le campagne di misura eseguite nell’anno 2008 sia per la caratterizzazione dell’ambiente acquatico, sia per gli aerosol dell’atmosfera e anche per la vegetazione. Riguardo il comparto acquatico, i dati in situ hanno permesso di descrivere il comportamento otticamente complesso del lago (fig. 6), di trovare le relazioni tra le concentrazioni dei parametri e le grandezze telerilevabili e di valutare le accuratezze del metodo di processamento delle immagini MERIS. Le relazioni tra le concentrazio- Fig. 5. Rappresentazione in sistema GIS delle campagne di misura effettuate nel 2008. Fig. 6. Scatterogrammi tra le concentrazioni dei parametri misurati in situ (campagne 2008); la dispersione tra i parametri mostra la complessità ottica del Trasimeno, tipicamente definibile di caso-2 (Morel e Prieur, 1977)
4 . I l t e l e r i l e v a m e n t o 1 6 9 Fig. 7. Sequenze fotografiche che spiegano le tipologie di misure radiometriche con lo spettroradiometro FieldSpec ASD in ambiente acquatico. Le misure di radianza di un pannello bianco (WR) completante riflettente, e dei valori di radianza del cielo (Lsky 40°) e della superficie acquatica (Lw 40°) sono effettuate (seguendo il protocollo SeaWifs) per la determinazione della Radianza Riflessa sopra la superficie d’acqua (Rrs). Le misure d’irradianza incidente (Ed) ed emergente (Eu-Lu) sopra (0+) e sotto (0-) l’interfaccia aria acqua permettono di determinare la Radianza e la Trasmittanza all’interno della colonna d’acqua ni dei parametri e le grandezze telerilevabili sono state individuate elaborando i coefficienti di assorbimento di sostanze gialle, fitoplancton e sostanza sospesa di origine non algale (non-algal-particle, nap), misurati dai colleghi del CNR-ISE. Le relazioni tra proprietà ottiche e concentrazioni dei parametri sono risultate in accordo ai valori di letteratura (Babin et al., 2003) e implementati dal processore utilizzato nell’elaborazione dei dati MERIS (pacchetto VISAT-Beam). Le proprietà ottiche sono risultate caratterizzate da una significativa variabilità spazio-temporale. Periodi di minore trasparenza corrispondono a inizio stagione a elevati carichi di solidi sospesi, mentre nel periodo tardo estivo si mostra preponderante il contenuto fitoplanctonico. In questo periodo gli assorbimenti spettrali mostrano chiaramente il contributo dei cianobatteri. Le misure radiometriche sono state compiute utilizzando lo spettoradiometro FieldSpec ASD con fibre ottiche acquatiche che permettono la misura delle radianze e irradianze nell’interfaccia aria-acqua e all’interno della colonna d’acqua nell’intervallo spettrale compreso tra i 350 e i 2500 nm (per la componente acquatica risulta sufficiente l’analisi nell’intervallo 400-900 nm). Le misure effettuate seguendo i protocolli internazionali di campionamento hanno permesso di ottenere i valori di Remote sensing reflectance (Rrs) assimilabile al valore di riflettanza che viene rilevata dai sensori satellitari. L’analisi delle firme spettrali acquisite su campo nei differenti mesi di monitoraggio e in diverse stazioni del lago ha permesso di valutare la variabile temporale e spaziale delle acque del lago Trasimeno (fig. 8). Durante le campagne in situ, sono stati misurati i valori d’irradianza solare diretta in quattro lunghezze d’onda (368, 500, 675 e 778 nm) tramite il fotometro solare EKO MS-120, che in seguito all’applicazione della legge di Bouger-Lambert-Beer hanno permesso Fig. 8. Firme spettrali acquisite durante le campagne di misure in situ; si nota la differente risposta spettrale tra il mese di maggio in cui le acque riflettono poca radiazione elettromagnetica perché sono povere di clorofilla e sedimenti sospesi rispetto ai mesi estivi in cui fitoplancton e solidi sospesi riflettono molto di più
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