Progetti Climate Detectives 2023-2024


Titolo del progetto: biodiversità con i dati satellitari? Un possibile studio

Liceo Cantone   Pomigliano D'arco   Italia

Domanda di ricerca

Collegare l'Osservazione della Terra ai dati sulla biodiversità ad alta densità: uno studio possibile?

Sintesi del progetto

In questo progetto, gli studenti analizzano immagini multispettrali per mappare la superficie terrestre dell'"area dei Regi Lagni", una vasta area (pari a circa 1300 km2); in particolare, il nostro studio riguarda la città di Pomigliano d'Arco attraversata dall'alveo/canale di "Santo Spirito" che sorge alla sinistra del torrente Regi Lagni nel cuore della valle campana. Queste aree sono caratterizzate dalla presenza di suoli vulcanici scuri, profondi, ben drenati, permeabili e facilmente lavorabili Figura 1
I suoli calcarei hanno una tessitura da media a moderatamente fine, con un drenaggio moderato e la falda freatica che può diventare anche molto superficiale durante la stagione umida. attraverso il suo cambiamento di colore gli studenti monitorano i cambiamenti della biodiversità che sono associati all'ambiente e al clima del nostro territorio. Lo studio è stato condotto confrontando le immagini multispettrali osservate con la vegetazione reale presente in una delle più importanti aree verdi urbane del nostro territorio, il "Parco delle acque". Il confronto mostra un cambiamento nella biodiversità in particolare attraverso un cambiamento delle tonalità di verde rispetto all'immagine e alle foto degli anni scorsi nello stesso periodo. Gli studenti si sono resi conto che il monitoraggio dei colori delle aree è essenziale per identificare i problemi legati ai cambiamenti climatici e per monitorare i cambiamenti nella biodiversità di uno specifico territorio.

Risultati principali e conclusioni

Collegare l'Osservazione della Terra ai dati sulla biodiversità ad alta densità: uno studio possibile?

Gli studenti hanno iniziato lo studio scaricando e analizzando le immagini multispettrali relative a un periodo di tempo compreso tra dicembre 2022 e dicembre 2023. L'analisi è stata effettuata raccogliendo dati sull'andamento della curva di riflettanza della vegetazione che è regolata a diverse lunghezze d'onda dal contenuto e dal tipo di pigmenti fogliari, dalla struttura interna della foglia e dal contenuto di acqua. Gli studenti hanno osservato un cambiamento di colore degli elementi che determinano il comportamento caratteristico della vegetazione nelle bande del visibile (assorbono nel blu e nel rosso e riflettono nel verde) e nel vicino e medio infrarosso. Come mostrato nella Figura 2, l'indice di differenza normalizzato della vegetazione (NDVI) cambia dal 18 marzo 2023 al 14 febbraio 2024, con una variazione del numero di pixel verdi. Gli studenti calcolano il valore della riflettanza con questa formula NDVI =NIR-Rosso/NIR+Rosso È una misura dello stato di salute della vegetazione basata sul modo in cui le piante riflettono la luce a determinate lunghezze d'onda. L'intervallo di valori dell'NDVI va da -1 a 1. I valori negativi dell'NDVI (valori prossimi a -1) corrispondono all'acqua. I valori prossimi allo zero (da -0,1 a 0,1) corrispondono generalmente ad aree sterili di roccia, sabbia o neve. Valori bassi e positivi rappresentano arbusti e pascoli (da 0,2 a 0,4 circa), mentre valori elevati indicano foreste pluviali temperate e tropicali (valori prossimi a 1). Più alto è il valore, maggiore è il vigore della vegetazione. Figura 3. In conclusione, gli studenti hanno osservato una variazione dell'NDVI e delle tonalità di verde nella stessa area di studio, che dimostra un cambiamento nelle specie vegetali. .

Figura 2: lo studio effettuato dagli studenti sull'NDVI a della stessa area in diversi periodi dell'anno
Figura 3: Variazione della riflettanza della stessa area di interesse

Cosa fare dopo? Azioni per fare la differenza e contribuire a ridurre il problema

Attraverso questo studio, gli studenti comprendono l'importanza del monitoraggio della biodiversità nel nostro territorio e ne sottolineano il ruolo nel sostenere i servizi ecosistemici, come la produzione di acqua pulita e cibo, la regolazione e l'adattamento ai cambiamenti climatici, il supporto ai cicli dei nutrienti, il mantenimento della salute e molti altri benefici sociali e culturali, sono ben noti agli studenti. Attraverso l'uso di attività sperimentali, gli studenti elaborano un progetto specifico in cui i dati satellitari sono correlati a dati reali ottenuti nel laboratorio della nostra scuola. L'idea è quella di creare un protocollo di laboratorio per la valutazione della tutela e della salvaguardia della nostra area verde urbana "Parco delle Acque". Il comportamento specifico per ciascuno dei seguenti fattori: pigmenti fogliari, clorofilla, che costituisce circa il 65% dei pigmenti, i pigmenti e l'epidermide che raggiungono il parenchima e il mesofillo possono dare informazioni dirette sullo stato più o meno sviluppato a seconda dello stato di salute della pianta, della varietà e della specie specifica e della correlazione con il satellite. Lo studio è stato eseguito con l'attività sperimentale nota come Cromatografia: da una foglia si ottengono 10 dischi di diametro noto (corrispondenti a circa 0,5 g di peso macinato) e si calcolano la superficie totale e il loro peso fresco. Successivamente, i dischi vengono posti in un mortaio precedentemente raffreddato e, dopo aver aggiunto azoto liquido o cristalli di quarzo, il materiale viene ridotto in polvere finissima con il pestello. Alla fine della nostra separazione, osserveremo la seguente situazione L'identificazione di un composto può essere fatta in base alla distanza percorsa rispetto ad esso del fronte, cioè calcolando il valore RF. RF = Distanza dalla banda iniziale/ Distanza dal fronte iniziale La valutazione verrà eseguita con l'estrazione dei pigmenti fogliari e della clorofilla e correlata con i dati dell'immagine multispettrale. Figura 4

Altri contenuti:

Clima-Detective-Busiello-R-23-242.pdf

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