Il contributo del telerilevamento multi ed iperspettrale per la caratterizzazione del territorio e la sostenibilità ambientale

L’evoluzione dei sensori multispettrali e la prospettiva di sviluppo dei sensori iperspettrali nel campo del telerilevamento ottico offrono nuovi strumenti per l’indagine del territorio e rinnovano la necessità di ridefinire potenzialità, limiti e accuratezza delle metodologie tradizionali. Nel caso delle immagini iperspettrali, in particolare, l’elevatissima risoluzione spettrale apre nuove possibilità di sviluppo di modelli fisicamente basati per correlare grandezze radiometriche con indicatori fisico-chimici caratteristici delle superfici osservate, a prezzo però di maggiori oneri nella gestione del dato. Il presente lavoro mira appunto ad esaminare, per alcune applicazioni di carattere ambientale e attraverso casi di studio specifici, le criticità del problema del rilevamento da remoto nel suo complesso: dai problemi di correzione radiometrica delle immagini, all'acquisizione di dati di calibrazione sul campo, infine all'estrazione delle informazioni di interesse dal dato telerilevato. A tal fine sono stati sperimentati diversi modelli di trasferimento radiativo ed è stata sviluppata un’interfaccia per la gestione del modello 6SV. Per quest’ultimo sono state inoltre sviluppate routine specifiche per il supporto dei sensori Hyperion e World View 2. La ricerca svolta intende quindi offrire un contributo alla definizione di procedure operative ripetibili, per alcune applicazioni intimamente connesse all’indagine conoscitiva ed al monitoraggio dei processi in atto sul territorio. Nello specifico, si è scelto il caso di studio dell’oasi del Fayyum, in Egitto, per valutare il contenuto informativo delle immagini satellitari sotto tre diversi profili, soltanto in apparenza distinti: la classificazione della litologia superficiale, la valutazione dello stato di qualità delle acque ed il monitoraggio delle opere di bonifica. Trattandosi di un’oasi, le aree coltivate del Fayyum sono circondate dai suoli aridi del deserto libico. La mancanza di copertura vegetale rappresenta una condizione privilegiata per l’osservazione della litologia superficiale da remoto, auspicabile anche per la scarsa accessibilità di alcune aree. Il fabbisogno idrico dell’oasi è garantito dall’apporto di acque del fiume Nilo attraverso una rete di irrigazione che ha, come recettore finale, il lago Qarun, situato nella porzione più depressa dell’oasi. Questo lago, privo di emissari, soffre enormi problemi di salinizzazione, visto il clima iper-arido in cui si trova, e di inquinamento da fertilizzanti agricoli. Il problema della sostenibilità ambientale dello sfruttamento agricolo intensivo dell’oasi è un problema di deterioramento della qualità dell’acqua e della qualità dei suoli. È un problema che richiede una adeguata conoscenza del contesto geologico in cui questi terreni sono inseriti ed una capacità di monitoraggio degli interventi di bonifica ed estensione delle coltivazioni in atto; entrambe conoscenze necessarie alla definizione di un piano di sviluppo economico sostenibile. Con l’intento di contribuire ad una valutazione delle effettive potenzialità del telerilevamento come strumento di informazione territoriale, sono state sperimentate tecniche di classificazione di immagini multispettrali ASTER ed iperspettrali Hyperion di archivio per discriminare la litologia superficiale sulle aree adiacenti al lago Qarun nell’oasi del Fayyum. Le stesse immagini Hyperion di archivio più altre appositamente acquisite sono state utilizzate, assieme ad immagini multispettrali ALI, per la valutazione qualitativa e quantitativa di parametri di qualità delle acque, attraverso l’applicazione di modelli empirici di correlazione. Infine, per valutare l’ipotesi che il deterioramento della qualità delle acque possa essere correlato ai processi di bonifica ed estensione delle coltivazioni in atto negli ultimi decenni, le immagini dell’archivio Landsat sono state utilizzate per analisi di change detection. Per quanto riguarda il problema della validazione dei risultati, si è fatto uso di alcuni dati di verità a terra acquisiti nel corso di un survey preliminare effettuato nell’Ottobre 2010. I campioni di roccia prelevati e le misure di conducibilità elettrica delle acque del lago, benché in numero estremamente limitato per la brevità della missione e le ovvie difficoltà logistiche, consentono alcune valutazioni preliminari sui prodotti ottenuti dalle elaborazioni. Sui campioni di roccia e sabbie sciolte, in particolare, sono state effettuate misure di riflettività in laboratorio ed analisi mineralogiche dettagliate. Per la valutazione della qualità delle acque, più precisamente delle concentrazioni di clorofilla, la metodologia utilizzata per il caso di studio egiziano è stata applicata anche sul tratto costiero adriatico antistante le foci dei fiumi Tronto e Salinello. In questo sito sono state effettuate misure in situ di conducibilità elettrica ed il prelievo di campioni di acqua per la determinazione in laboratorio delle concentrazioni di clorofilla. I risultati ottenuti hanno evidenziato le potenzialità offerte dall’informazione spettrale contenuta nelle immagini satellitari e consentono l’individuazione di alcune pratiche operative. D’altro canto hanno anche messo in luce le carenze dei modelli attualmente esistenti, nonché le criticità legate alla correzione atmosferica delle grandezze radiometriche rilevate.

Integrating new and traditional approaches for the estimate of slip-rates of active faults: examples from the Mw 6.3, 2009 L’Aquila earthquake area, Central Italy

This thesis is based on the integration of traditional and innovative approaches aimed at improving the normal faults seimogenic identification and characterization, focusing mainly on slip-rate estimate as a measure of the fault activity. The L’Aquila Mw 6.3 April 6, 2009 earthquake causative fault, namely the Paganica - San Demetrio fault system (PSDFS), was used as a test site. We developed a multidisciplinary and scale‐based strategy consisting of paleoseismological investigations, detailed geomorphological and geological field studies, as well as shallow geophysical imaging and an innovative application of physical properties measurements. We produced a detailed geomorphological and geological map of the PSDFS, defining its tectonic style, arrangement, kinematics, extent, geometry and internal complexities. The PSDFS is a 19 km-long tectonic structure, characterized by a complex structural setting and arranged in two main sectors: the Paganica sector to the NW, characterized by a narrow deformation zone, and the San Demetrio sector to SE, where the strain is accommodated by several tectonic structures, exhuming and dissecting a wide Quaternary basin, suggesting the occurrence of strain migration through time. The integration of all the fault displacement data and age constraints (radiocarbon dating, optically stimulated luminescence (OSL) and tephrochronology) helped in calculating an average Quaternary slip-rate representative for the PSDFS of 0.27 - 0.48 mm/yr. On the basis of its length (ca. 20 km) and slip per event (up to 0.8 m) we also estimated a max expected Magnitude of 6.3-6.8 for this fault. All these topics have a significant implication in terms of surface faulting hazard in the area and may contribute also to the understanding of the PSDFS seismic behavior and of the local seismic hazard.

Applicazione della Metodologia LCA(Life Cycle Assesment): La sostenibilità ambientale di Impianti a Biomassa della regione Emilia Romagna

Lo studio che la candidata ha elaborato nel progetto del Dottorato di ricerca si inserisce nel complesso percorso di soluzione del problema energetico che coinvolge necessariamente diverse variabili: economiche, tecniche, politiche e sociali L’obiettivo è di esprimere una valutazione in merito alla concreta “convenienza” dello sfruttamento delle risorse rinnovabili. Il percorso scelto è stato quello di analizzare alcuni impianti di sfruttamento, studiare il loro impatto sull’ambiente ed infine metterli a confronto. Questo ha consentito di trovare elementi oggettivi da poter valutare. In particolare la candidata ha approfondito il tema dello sfruttamento delle risorse “biomasse” analizzando nel dettaglio alcuni impianti in essere nel Territorio della Regione Emilia-Romagna: impianti a micro filiera, filiera corta e filiera lunga. Con la collaborazione di Arpa Emilia-Romagna, Centro CISA e dell’Associazione Prof. Ciancabilla, è stata fatta una scelta degli impianti da analizzare: a micro filiera: impianto a cippato di Castel d’Aiano, a filiera corta: impianto a biogas da biomassa agricola “Mengoli” di Castenaso, a filiera lunga: impianto a biomasse solide “Tampieri Energie” di Faenza. Per quanto riguarda la metodologia di studio utilizzata è stato effettuato uno studio di Life Cycle Assesment (LCA) considerando il ciclo di vita degli impianti. Tramite l’utilizzo del software “SimaPro 6.0” si sono ottenuti i risultati relativi alle categorie di impatto degli impianti considerando i metodi “Eco Indicator 99” ed “Edip Umip 96”. Il confronto fra i risultati dell’analisi dei diversi impianti non ha portato a conclusioni di carattere generale, ma ad approfondite valutazioni specifiche per ogni impianto analizzato, considerata la molteplicità delle variabili di ogni realtà, sia per quanto riguarda la dimensione/scala (microfiliera, filiera corta e filiera lunga) che per quanto riguarda le biomasse utilizzate.

La sostenibilità ambientale dal Progetto Edilizio al Piano Urbano: L'integrazione della variabile energetica nella pianificazione del territorio

La questione energetica ha assunto, negli ultimi anni, un ruolo centrale nel dibattito mondiale in relazione a quattro fattori principali: la non riproducibilità delle risorse naturali, l’aumento esponenziale dei consumi, gli interessi economici e la salvaguardia dell'equilibrio ambientale e climatico del nostro Pianeta. E’ necessario, dunque, cambiare il modello di produzione e consumo dell’energia soprattutto nelle città, dove si ha la massima concentrazione dei consumi energetici. Per queste ragioni, il ricorso alle Fonti Energetiche Rinnovabili (FER) si configura ormai come una misura necessaria, opportuna ed urgente anche nella pianificazione urbanistica. Per migliorare la prestazione energetica complessiva del sistema città bisogna implementare politiche di governo delle trasformazioni che escano da una logica operativa “edificio-centrica” e ricomprendano, oltre al singolo manufatto, le aggregazioni di manufatti e le loro relazioni/ interazioni in termini di input e output materico-energetiche. La sostituzione generalizzata del patrimonio edilizio esistente con nuovi edifici iper-tecnologici, è improponibile. In che modo quindi, è possibile ridefinire la normativa e la prassi urbanistica per generare tessuti edilizi energeticamente efficienti? La presente ricerca propone l’integrazione tra la nascente pianificazione energetica del territorio e le più consolidate norme urbanistiche, nella generazione di tessuti urbani “energy saving” che aggiungano alle prestazioni energetico-ambientali dei singoli manufatti quelle del contesto, in un bilancio energetico complessivo. Questo studio, dopo aver descritto e confrontato le principali FER oggi disponibili, suggerisce una metodologia per una valutazione preliminare del mix di tecnologie e di FER più adatto per ciascun sito configurato come “distretto energetico”. I risultati di tale processo forniscono gli elementi basilari per predisporre le azioni necessarie all’integrazione della materia energetica nei Piani Urbanistici attraverso l’applicazione dei principi della perequazione nella definizione di requisiti prestazionali alla scala insediativa, indispensabili per un corretto passaggio alla progettazione degli “oggetti” e dei “sistemi” urbani.

Jesolo: area "x-site". Edifici per lo sport, la residenza e il tempo libero

Il territorio del comune di Jesolo si estende a nord della costa veneziana,affacciato sul Mare Adriatico e delimitato dalla Laguna e dai fiumi Sile e Piave. Come molte città costiere del Nord Italia, Jesolo si è sviluppata principalmente tra gli anni ’70 e ’80 del ‘900. La rapida espansione del Lido ha provocato la saturazione disordinata della costa, dettata dalla necessità di rispondere in maniera rapida ad un aumento improvviso del turismo balneare. L’organizzazione in fasce parallele dell’edificato rispetto alla linea di costa e la sua compattezza non consente la relazione diretta tra il Mare Adriatico e il sistema formato dalla laguna e dal fiume Sile. Obiettivo della proposta progettuale è ristabilire il legame tra mare e fiume mediante un sistema di percorsi in grado di attraversare una parte consistente del territorio del Lido offrendo luoghi di aggregazione e opportunità di svago alternative alla stagionalità della spiaggia.

Jesolo area "x-site" Una porta sulla laguna

Progetto per la città di Jesolo, situato nell'area denominata Parco della Musica nel P.R.G. e in cui insiste già un progetto denominato X-Site. Si prevede la realizzazioone di un ecomuseo per la laguna veneta completo di altri edifici al suo servizio come una stazione fluviale, case d'affitto e laboratoti e aule didattiche.

Jesolo - area pineta un parco per la cultura

Il paesaggio lagunare porta i segni di importanti interventi antropici che si sono susseguiti dall’epoca romana ad oggi, a partire dalle prima centuriazioni, per seguire con le grandi opere di bonifica e deviazione dei fiumi sino alla rapida trasformazione di Jesolo Lido, da colonia elioterapica degli anni ‘30 a località turistica internazionale. L’insediamento nella zona “Parco Pineta” si propone come costruzione di un paesaggio artificiale, funzionale all’uso particolare del tempo libero in un grande spazio aperto, strettamente connesso alla città e aderente a luoghi precisamente connotati quali sono la pineta, il borgo, il canale e le residenze turistiche progettate dall’architetto Gonçalo Byrne. Le scale di progetto sono due, quella territoriale e quella architettonica. Il progetto mira a connettere i centri di Jesolo e Cortellazzo con un sistema di percorsi ciclabili. Il fiume Piave consente di combinare il turismo sostenibile con la possibilità di ripercorrere i luoghi delle memorie storiche legate al primo conflitto bellico mondiale. L’intenzione è quella di rendere Cortellazzo parte integrante di un itinerario storico, artistico e naturalistico. Il Parco Pineta si configurerebbe così come il punto di partenza di un percorso che risalendo il fiume collega il piccolo borgo di Cortellazzo con San Donà e con il suo già noto Parco della Scultura in Architettura. Alla scala territoriale è l’architettura del paesaggio, il segno materiale, l’elemento dominante e caratterizzante il progetto. L’articolazione spaziale dell’intervento è costruita seguendo la geometria dettata dall’organizzazione fondiaria e la griglia della città di fondazione, con l’intento chiaro di costruire un “fatto territoriale” riconoscibile. L’unità generale è affidata al quadrato della Grande Pianta entro il quale vengono definite le altre unità spaziali. L’insieme propone uno schema organizzativo semplice che, scavalcando il Canale Cavetta, ricongiunge le parti avulse del territorio. Il grande quadrato consente di frazionare gli spazi definendo sistemi integrati diversamente utilizzabili cosicché ogni parte dell’area di progetto abbia una sua connotazione e un suo interesse d’uso. In questo modo i vincoli morfologici dell’area permettono di costruire ambienti specificamente indirizzati non solo funzionalmente ma soprattutto nelle loro fattezze architettoniche e paesistiche. Oggetto di approfondimento della tesi è stato il dispositivo della piattaforma legata all’interpretazione del sistema delle terre alte e terre basse centrale nel progetto di Byrne. Sulla sommità della piattaforma poggiano gli edifici dell’auditorium e della galleria espositiva.

Jesolo - area pineta parco degli orti e centro equestre

Il disagio e le conflittualità sociali presenti nelle nostre città in molteplici casi hanno come teatro le aree verdi e gli spazi non costruiti presenti sul territorio urbano, percepiti spesso da un lato come luoghi non controllati e quindi conquistabili, dall’altro lato, come luoghi trascurati e quindi non sicuri, infrequentabili. Uno sguardo complessivo a queste aree che ne ribalti la prospettiva valorizzandone le potenzialità, può portare ad un progetto coordinato in cui si cerchi di incrementare e sostenere alcune funzioni ritenute capaci di superare le criticità presenti. In quest’ottica un progetto complessivo di paesaggio che non consideri il non costruito come una spazio residuale, ma come un elemento capace di una relazione attiva con il contesto urbano, può contribuire alla coesione sociale, alla sensibilizzazione ai temi ambientali, al miglioramento dell’offerta di luoghi di ritrovo, all’aumento della sicurezza urbana. Negli ultimi anni, la sensibilizzazione nei confronti dei problemi connessi con la salvaguardia dell’ambiente ha portato a un considerevole incremento delle aree protette e delle zone destinate a verde all’interno delle aree urbanizzate. Spesso però si considerano queste zone, in particolare i parchi e le riserve, come luoghi non totalmente fruibili dalla popolazione, anche al di là delle specifiche e corrette esigenze di conservazione. Questa impostazione rischia di mettere in crisi anche attività economiche orientate alla gestione sostenibile del territorio come nel caso dell’agricoltura. In realtà, uno degli errori che si commette più di frequente è quello di considerare le aree verdi e quelle antropizzate come entità fini a sé stesse mentre una positiva coesistenza può essere realizzata solo se si consente una loro positiva interazione dinamica, coniugando esigenze di conservazione e salvaguardia delle attività sociali ed economiche e fornendo stimoli alla riconversione delle attività non compatibili con l’ambiente. Un mezzo per perseguire tale scopo è, sicuramente, quello di proporre ai comuni forme alternative di difesa e gestione dell’ambiente, valorizzando la naturale vocazione del territorio. Vista la notevole incidenza percentuale sulla superficie complessiva, risulta di particolare importanza la tutela e la rivalutazione delle realtà rurali che, ormai da lungo tempo, subiscono l’inarrestabile fenomeno dell’espansione edilizia e sono costrette ad una difficile convivenza con la periferia urbana.

Jesolo - area pineta parco della memoria: Il progetto del limite

Il progetto per l’area “Parco-Pineta” si confronta con tre differenti aspetti che è apparso indispensabile prendere in considerazione: il Masterplan di Jesolo di Kenzo Tange che ne ha contrassegnato la funzione a parco tematico, la storia del luogo che ha visto fronteggiarsi su queste terre italiani e austriaci negli atroci avvenimenti della Grande Guerra, e infine i limiti naturali dell’area, quali il fiume Piave, gli argini e i canali di bonifica che hanno ostacolato ma anche arricchito l’intero sistema. Obiettivo del progetto è la proposta di un Parco della memoria che attragga i visitatori durante tutto l’anno e che permetta di riportare alla luce le tracce abbandonate degli avvenimenti bellici. Una struttura che, tenendo conto dei segni presenti nell’area, sappia oltrepassare i limiti geografici e temporali, dilettando e facendo riflettere al contempo. Il Parco, costituito da un lungo percorso rievocante la trincea militare, condurrà il visitatore alla visione dei bunker ancora presenti nell’area e alla conoscenza della storia del luogo, attraverso tagli, passerelle, risalite e snodi labirintici.

Jesolo - area pineta il parco della bonifica

L’area di progetto si trova nella parte orientale della città di Jesolo, vicino al confine comunale con Eraclea. A nord è delimitata dal canale Cavetta, al di là del quale si trova il borgo di Cortellazzo, ad est si trova l’ultimo tratto del corso del Piave, a sud si trovano la pineta e l’area del nuovo quartiere residenziale progettato dall’architetto Gonçalo Byrne, ad ovest vi è il progetto di una strada che attraverserà il Cavetta, compresa nella nuova viabilità comunale. Le qualità paesaggistiche dell’area rendono evidente il continuo ed inevitabile rapporto del territorio con l’acqua. Da una parte ci sono le difficoltà che gli abitanti di queste terre hanno sempre avuto, cercando attraverso le bonifiche di difendere le proprie terre, provando a strappare la maggiore quantità possibile di terreno coltivabile alle acque stagnanti. Dall’altra ci sono i benefici che una zona così ricca di acqua ha portato alle coltivazioni. La lettura dell’area, ma anche del territorio circostante, suggerisce un approccio progettuale che porti alla definizione di una nuova identità del luogo: una identità diversa da quella esistente, ma che sia integrata con gli elementi strettamente legati alla natura del territorio.

Valutazione della sostenibilità ambientale tramite metodologia LCA di sistemi per lo sfruttamento di fonti alternative di energia e materiali

La dissertazione ha riguardato l’analisi di sostenibilità di un sistema agronomico per la produzione di olio vegetale a fini energetici in terreni resi marginali dall’infestazione di nematodi. Il processo indagato ha previsto il sovescio di una coltura con proprietà biofumiganti (brassicacea) coltivata in precessione alla specie oleosa (soia e tabacco) al fine di contrastare il proliferare dell’infestazione nel terreno. Tale sistema agronomico è stato confrontato attraverso una analisi di ciclo di vita (LCA) ad uno scenario di coltivazione della stessa specie oleosa senza precessione di brassica ma con l’utilizzo di 1-3-dicloropropene come sistema di lotta ai nematodi. Allo scopo di completare l’analisi LCA con una valutazione dell’impatto sull’uso del suolo (Land use Impact) generato dai due scenari a confronto, sono stati costruiti due modelli nel software per il calcolo del Soil Conditioning Index (SCI), un indicatore quali-quantitativo della qualità del terreno definito dal Dipartimento per l’Agricoltura degli Stati Uniti d’America (USDA).

Water footprint e sostenibilità ambientale nell'industria agroalimentare

H20 è la formula chimica che tutti conoscono. L'acqua, infatti, non è solo la sostanza più diffusa sulla terra, ma è anche la condizione necessaria per la vita. La disponibilità e l’accessibilità di acqua pulita è essenziale per la salute delle comunità, è fondamentale per gli ecosistemi e indispensabile per la prosperità economica. La quantità di acqua dolce sulla Terra è limitata e non equamente distribuita. La scarsità idrica non è più un problema limitato alle regioni più povere del Pianeta: l’acqua è oggi un problema globale che coinvolge sempre più aree del mondo. Ed è proprio grazie al binomio importanza - scarsità che l’acqua è stata soprannominata l'oro blu del XXI secolo, secolo in cui sarà l’acqua a rendere più precari gli equilibri mondiali come, in passato, lo è stato il petrolio. Nella prima parte di questo elaborato l’acqua e i problemi ad essa connessa faranno da protagonisti. Nel capitolo 1 inquadreremo dapprima il problema idrico e parleremo della scarsità di questa importantissima risorsa e dei suoi innumerevoli utilizzi. Nel capitolo 2 presenteremo la Water Footprint o impronta idrica, un indicatore appositamente ideato per quantificare l'uso di acqua di un prodotto, un processo, un individuo, un organizzazione o una nazione. Questo indicatore apre la strada alla focalizzazione sui prodotti dell’industria agroalimentare, il comparto industriale su cui concentreremo la nostra attenzione. Nel capitolo 3 esamineremo l’utilizzo dell’acqua nelle industrie, con particolare attenzione ai temi del riciclo e riuso della risorsa idrica. Nel capitolo 4 analizzeremo alcune esperienze di aziende agroalimentari che hanno intrapreso un percorso di tutela e risparmio della risorsa idrica. Nella seconda parte dell’elaborato inquadreremo il tema della salvaguardia della risorsa idrica in un quadro più generale di tutela ambientale. Nel capitolo 5 presenteremo i temi di green economy, sostenibilità ambientale e ecologia industriale dando rilievo alla dimensione ambientale, economica e sociale. Nel capitolo 6, infine, analizzeremo gli strumenti che le aziende hanno a disposizione per calcolare, certificare e comunicare la loro politica di sostenibilità ambientale.