Come la Geomatica supporta la comprensione e la previsione degli impatti del cambiamento climatico

Dall’osservazione satellitare ai rilievi UAV, dai modelli predittivi all’IA, la Geomatica offre oggi strumenti fondamentali per analizzare e prevedere gli effetti del cambiamento climatico su scala locale e globale. Ne abbiamo parlato con la prof.ssa Eufemia Tarantino, Ordinaria di Geomatica al Politecnico di Bari, in occasione del 66° Convegno nazionale SIFET (Brindisi, 18-20 giugno 2025).

Nel corso del convegno la prof. Tarantino è stata moderatrice della Sessione 2 dal titolo "Cambiamenti climatici e Geomatica".

Tecnologie geomatiche integrate per l’analisi multiscala degli effetti del clima sull'ambiente

Prof.ssa Tarantino, quali tecnologie geomatiche sono oggi più efficaci per documentare e analizzare il cambiamento climatico su scala locale e globale?

Le tecnologie geomatiche attualmente utilizzate per le analisi sui cambiamenti climatici a scala locale e globale si distinguono per la complementarità tra osservazione da satellite, rilievo locale (UAV, GNSS), sistemi GIS e modelli predittivi. La loro sinergia consente il monitoraggio continuo e multiscala, l’analisi predittiva dei rischi e il supporto alle decisioni per la mitigazione e l’adattamento.

L’ausilio fornito dalle tecniche del telerilevamento sta cambiando il modo in cui comprendiamo gli effetti dei cambiamenti climatici e addirittura riusciamo a prevederli sulla base di osservazioni tempestive e complete dell'atmosfera, dei mari e della superficie terrestre.

La capacità dei modelli climatici di esaminare grandi moli di dati, per cogliere tendenze, irregolarità o stabilità nelle analisi a lungo termine, è infatti irrobustita dall’uso dei dati geospaziali satellitari, poiché essi conducono al perfezionamento dell’interpretazione e della validazione dei risultati. Questa capacità è particolarmente cruciale nel quadro degli studi globali sugli accordi sul clima, in cui i dati devono essere accurati e trasparenti per poter monitorare il rispetto degli impegni e i progressi conseguiti nel raggiungimento degli obiettivi degli accordi sul clima e, di conseguenza, per validare il successo e l’efficacia delle misure adottate.

Dati satellitari per stimare l'impatto del cambiamento climatico: esempi pratici di analisi ambientale

Può fornirci qualche esempio pratico?

Ad esempio, i dati satellitari della temperatura della superficie del mare (Sea Surface Temperature, SST) e dell'estensione dei ghiacci possono essere utilizzati per stimare le probabili conseguenze dell'aumento della temperatura globale sulle calotte glaciali e sugli oceani.

Allo stesso modo, i cambiamenti nella copertura vegetale (Vegetation Index, VI), dedotti dall’elaborazione dei dati satellitari multispettrali, possono essere utilizzati per dare segnali di desertificazione o di cambiamento della produttività agronomica.

Rilievo satellitare, sistemi GNSS e UAV: strumenti integrati per il monitoraggio climatico e ambientale

Quali sono le tecnologie e gli strumenti per compiere questo tipo di studi a livello globale e locale?

Tra gli strumenti montati a bordo delle piattaforme satellitari per gli studi a scala globale possiamo distinguere le seguenti tecnologie:

• Sensori ottici (es. Sentinel-2, Landsat 8/9): monitorano uso del suolo, deforestazione, desertificazione, variazioni nella copertura nevosa o glaciale.
• Sensori radar (es. Sentinel-1, RADARSAT, TerraSAR-X): monitorano variazioni altimetriche, subsidenza, umidità del suolo, anche con copertura nuvolosa.
• Altimetria satellitare (es. CryoSat-2, ICESat-2): misura variazioni nello spessore dei ghiacci e del livello marino.

In questo contesto, assumono un’importanza strategica i sistemi GNSS (Global Navigation Satellite Systems). Utilizzati prevalentemente per i rilevamenti di precisione negli studi geodinamici sulla crosta terrestre, nel monitoraggio dell’erosione costiera o delle infrastrutture, i ricevitori GNSS sono anche in grado di misurare i ritardi dei segnali satellitari (Zenith Tropospheric Delay, ZTD), correlati con il contenuto totale di vapore acqueo (IWV) lungo la colonna atmosferica. Le stime in tempo reale di ZTD vengono incorporate nei modelli di previsione numerica del tempo (NWP), migliorando significativamente la qualità delle previsioni di umidità e precipitazioni. Questi dati, raccolti continuamente e in tutte le condizioni meteorologiche, offrono una copertura spaziale molto dettagliata e serie temporali interannuali utili allo studio delle tendenze di lungo periodo del riscaldamento globale.

I sistemi UAV completano l’osservazione della terra fornendo dati di dettaglio a scala locale, estremamente precisi, stagionali o utilizzati a seguito di eventi estremi. Essi permettono di catturare dinamiche rapide con continuità temporale, di ottenere dati termici e multispettrali sullo stato dell’ambiente, di generare modelli 3D utili alla pianificazione degli interventi sul territorio e di supportare decisioni mirate per mitigazione e adattamento. Grazie alla loro capacità di raccogliere dati alta risoluzione su aree specifiche incidono sull’interpretazione dei fenomeni climatici, fornendo informazioni tematiche con i sensori multispettrali e permettendo la generazione di modelli 3D mediante fotogrammetria e sensori LIDAR.

La complementarità di tutte le tecnologie geomatiche è resa fattibile all’interno dei Sistemi Informativi Geografici (GIS), concepiti come piattaforme fondamentali per l’integrazione, l’analisi geospaziale e la modellazione dei dati ambientali. I sistemi WebGIS e le piattaforme cloud (es. Google Earth Engine, ArcGIS Online) attualmente disponibili in Internet permettono ulteriori elaborazioni geospaziali, mediante modelli collaborativi e accesso gratuito ai dataset globali.

AI, Interferometria Radar, IoT e Digital Twin ambientali: le nuove frontiere della Geomatica per analisi ambientali e territoriali

Quali sono le tecnologie geomatiche avanzate che, insieme all’Intelligenza Artificiale, stanno trasformando l’analisi e la gestione dei dati ambientali e territoriali?

Negli ultimi anni l’uso congiunto dell’intelligenza artificiale (IA) e delle tecniche geomatiche avanzate sta rivoluzionando il modo in cui analizziamo, interpretiamo e gestiamo il territorio e l’ambiente, soprattutto in relazione a temi complessi come i cambiamenti climatici, la pianificazione urbana e la gestione delle risorse naturali.

A queste due approcci metodologici vengono associati alcune tecnologie emergenti, quali l’Interferometria Radar (InSAR) per analisi di deformazioni millimetriche del suolo, l’Internet of Things (IoT) con sensori ambientali per raccolta dati meteorologici e ambientali in tempo reale e, infine, i Digital Twin ambientali, mediante rappresentazioni virtuali dinamiche del territorio per scenari e pianificazione adattiva.

66° Convegno nazionale SIFET - Brindisi, 18-20 giugno 2025
Tema al centro del Convegno nazionale SIFET: CAMBIAMENTI
Dalla gradualità alla discontinuità, i cambiamenti spaziali e temporali interrogano oggi la Geomatica più che mai. Il 66° Convegno nazionale SIFET esplora strumenti, modelli e visioni per affrontare le trasformazioni del presente e del futuro. >>> Scopri il programma