fbpx L'uso dei satelliti per il settore agricolo | Scienza in rete

Per consumare meno acqua l'agricoltura ha bisogno dei satelliti

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Lo sviluppo della tecnologia ha fatto sì che, negli ultimi anni, i satelliti siano diventati uno strumento sempre più importante per l'agricoltura: per esempio, forniscono dati sull'evapotraspirazione e il consumo di acqua, contribuendo a una distribuzione ottimale di acqua e fertilizzanti che non solo migliora i raccolti, ma riduce anche i costi e l'impatto ambientale delle attività agricole.

Crediti immagine: SpaceX/Unsplash

In questi mesi, la scarsità di precipitazioni e le temperature più alte della media in Italia e in altri paesi europei ha portato a una condizione di siccità della quale, tra gli effetti negativi più immediati e rilevanti, vi sono quelli sull'agricoltura. Campo cui un supporto può essere fornito dai satelliti: oltre ai ben noti dati geospaziali, alla possibilità di fornire misure della temperatura oceanica, monitorare le condizioni dello strato dell’ozono, rilevare i livelli di inquinanti atmosferici e di seguire le trasformazioni dei ghiacciai terrestri e marini, i satelliti hanno, negli ultimi anni, assunto un ruolo significativo anche in campo agricolo. 

Grazie alle moderne tecnologie, è possibile ottimizzare le attività agresti attraverso tecniche di mappatura dell'uso del suolo, per cui mediante i dati del telerilevamento siamo in grado di individuare aree a rischio desertificazione, erosione, siccità e acidificazione; conservazione della biodiversità, le immagini provenienti dallo spazio possono fornire informazioni sulla composizione delle specie, sulla copertura territoriale e sulla struttura della biomassa; monitoraggio della produzione agricola, l'analisi spettrale ad alta risoluzione consente la valutazione in tempo reale degli indici di vegetazione, nonché l'identificazione e il controllo delle dinamiche positive e negative dello sviluppo delle colture.

Roberto Colombo, professore all'Università di Milano Bicocca che guida il Laboratorio di Telerilevamento delle Dinamiche Ambientali, spiega che «il segnale proveniente da satellite può essere impiegato per ottenere informazioni sulle proprietà chimico-fisiche del suolo, per cui siamo in grado di acquisire, per esempio, le misure di pH, della quantità di sostanza organica e della concentrazione ossidi di ferro. Queste informazioni vengono inserite in sistemi di supporto alle decisioni dove sono elaborate insieme ai parametri meteorologici, alla temperatura dell’aria e alla quantità di precipitazioni, al fine di ottenere dei modelli che indichino come intervenire sul campo in modo sostenibile».

L'acqua è la risorsa chiave nell’agricoltura. Sebbene si stimi che, globalmente, il 70% dei prelievi di acqua dolce sia destinato a tale pratica, questa percentuale è soggetta a significative variazioni da Paese a Paese. La mappa nella figura riporta delle indicazioni percentuali dei prelievi di acqua dolce utilizzata in agricoltura (quantità annua impiegata nell'irrigazione, nell'allevamento e nell'acquacoltura). Le variazioni sono dovute, essenzialmente, alla localizzazione geografica e al livello di reddito: il consumo medio per i Paesi a basso reddito è del 90%, mentre per i Paesi a reddito medio e a reddito alto è del 79% e del 41%.

Fig.1 – Percentuale dei prelievi idrici agricoli sul totale dei prelievi idrici (dato dalla somma dell'acqua utilizzata per l'agricoltura, l’industria e gli usi domestici) nel 2017. Da https://ourworldindata.org/water-use-stress#freshwater-use-in-agriculture

Nel ciclo dell’acqua, l’evapotraspirazione (evaporazione+traspirazione, ET) è il secondo componente più importante dopo le precipitazioni: sottoposta a energia solare, l’acqua evapora dal terreno e traspira dalle piante per raggiungere l'atmosfera. A questo punto, condensa e precipita nuovamente sulla Terra. La valutazione della produttività idrica nel settore agricolo (resa per metro cubo di acqua traspirata) consente di confrontare le prestazioni dei diversi sistemi e di individuare delle soluzioni per migliorare le attività. È possibile valutare la quantità di acqua assorbita o utilizzata dai campi tenendo conto dei sistemi di drenaggio, dei torrenti locali e dei bacini idrici sotterranei: sapere quanta acqua viene trasferita nell'aria permette di calcolare il fabbisogno idrico delle colture e quindi di pianificare l'irrigazione.

A questo proposito, da una collaborazione pubblico-privata guidata dalla NASA nasce OpenET, una risorsa di dati basata su satelliti in grado di fornire informazioni sull'evapotraspirazione. Oltre ad aiutare gli agricoltori, OpenET permette alle comunità rurali di organizzare la conservazione dell’acqua, il commercio e i programmi locali per la costruzione di forniture idriche più sostenibili. OpenET utilizza il rilevamento satellitare (sensori termici e ottici) insieme a modelli open source, Google Earth Engine e a dati meteorologici per fornire informazioni sul consumo di acqua in aree di appena 0,1 ettari a intervalli giornalieri, mensili e annuali. I dati più interessanti riguardano le condizioni del suolo, l’umidità, la temperatura e l’intensità della semina al fine di identificare con precisione i requisiti di acqua, fertilizzanti e pesticidi. Il targeting accurato di tali aree contribuisce a una distribuzione ottimale di acqua e fertilizzanti, che non solo migliora i raccolti, ma riduce anche i costi e l'impatto ambientale delle attività agricole.

«Se riporto i parametri di temperatura delle piante ottenuti tramite satellite, della velocità del vento determinata da una stazione meteorologica, del vapore acqueo calcolato con i profili atmosferici e di altri analoghi in un modello fisico complesso, questo sarà in grado di stimare la quantità residuale di evapotraspirazione, pixel per pixel nello spazio e nel tempo» spiega Colombo.

In Europa, grazie alle missioni Copernicus Sentinel (Sentinel-2 e Sentinel-3), l’ESA acquisisce misure di evapotraspirazione tramite strumenti simili a telecamere che forniscono immagini a risoluzioni diverse e che differiscono nel tempo che impiegano per rivisitare lo stesso luogo sulla Terra. Combinando i dati ottici e i dati termici delle due missioni in uno strumento open source, il progetto Sentinels for Evapotranspiration (Sen-ET) realizza mappe di evapotraspirazione con una risoluzione di 20 m.

«L’impatto sul settore agricolo - continua Colombo - è altissimo. Tuttavia, c’è uno divario, sebbene in diminuzione, tra ciò che viene generato e quanto se ne beneficia in pratica. Negli ultimi anni sono stati fatti tanti sforzi per rendere l’ET disponibile all’utente; mentre prima lo calcolavo per il mio lavoro di ricerca e lo impiegavo negli articoli scientifici, adesso le agenzie spaziali cercano di distribuire dei prodotti come l’ET, la concentrazione di clorofilla e la quantità di sostanza organica presente nel suolo a privati e a pubblici che lavorano nel settore. Oggigiorno non si può fare a meno delle previsioni meteorologiche, così come della temperatura oceanica quando si va in barca. Allo stesso modo, nel settore agricolo non si può più fare a meno dei satelliti per misure del land use e land cover. L’agricoltura di precisione si sta avvicinando a questo settore, mentre ci sono delle società private e spin off di altre che operano in questi contesti e distribuiscono servizi agli agricoltori. Esistono poi realtà agricole più illuminate o ricche che cercano di beneficiarne, e allo stesso tempo situazioni molto più marginali in cui questa tecnologia non riesce a entrare o è giusto che non entri; dipende dal tipo di interesse, dai tipi di processi in atto e dal contesto territoriale. Così come gli USA, anche l’Italia soffre di siccità e di crisi idrica. Tuttavia, negli Stati Uniti sono presenti campi molto più grandi dove fare investimenti di questo tipo potrebbe portare a un vantaggio. In Germania, in Francia e in Italia ci sono realtà anche piuttosto redditizie, ma un conto è operare in un’area alpina in cui si pratica meno agricoltura di precisione, un conto è operare nei campi del Nebraska: dipende dalle condizioni a contorno».

 

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