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Parametri rilevati dalla rete di monitoraggio

Il sistema di monitoraggio TreeTalker permette di rilevare e calcolare con frequenza oraria i seguenti parametri fisici ed eco-fisiologici: temperatura dell’aria; umidità relativa dell’aria; deficit di pressione di vapore acqueo; densità del flusso xilematico; e indice di vegetazione normalizzato (NDVI).

Temperatura dell'aria, umidità relativa e deficit di pressione di vapore

I TreeTalker misurano la temperatura e l'umidità relativa dell'aria da cui è possibile stimare altri parametri meteorologici (Allen et al., 1998) come il deficit di pressione di vapore (VPD):

dove es è la pressione di vapore saturo [kPa] e RH (0-100%) è l’umidità relativa dell’aria. La pressione di vapore saturo es è calcolata a partire dalla temperatura dell’aria T (°C):

Seguendo le raccomandazioni dell'Organizzazione Meteorologica Mondiale, i sensori sono posizionati all'ombra, all'interno di una scatola che li protegge dalla luce solare e che consente la circolazione dell'aria.

Densità di flusso xilematico

Le misurazioni dei TreeTalker consentono di derivare la densità del flusso di linfa (g~cm^{-2}hr^{-1})applicando il metodo di dissipazione termica (TDM) adottato da Granier (1985). Una spiegazione dettagliata del metodo di Granier è disponibile in Lu et al. (2004). In generale, il TDM consiste di due sonde di temperatura lunghe 20 mm inserite radialmente nel tronco dell’albero a una distanza di 10 cm lungo l’asse verticale del tronco. La sonda nella posizione più alta viene riscaldata a ogni ciclo di misurazione mentre quella inferiore fornisce la temperatura di riferimento dell’alburno (sapwood). A seguito dell'impulso viene calcolata la differenza di temperatura (ΔT) tra il sensore riscaldato e quello posto inferiormente a temperatura di riferimento. Più è elevato il flusso linfatico, minore sarà la differenza registrata tra la coppia di sensori e, coerentemente, sotto condizioni di flusso assente la differenza di temperatura sarà massima (ΔTmax). Seguendo questo principio fisico, calcolando il ΔT ed il ΔTmax raggiunto nelle ventiquattro ore è possibile stimare la velocità della linfa nello xilema. Per mezzo di numerosi test, Granier ha trovato una relazione empirica tra la densità del flusso di linfa (J, g~cm^{-2}~hr^{-1}) e un indice sulla velocità di flusso xilematico (K; adimensionale). Tale calibrazione si è dimostrata valida sia per molteplici specie di alberi (sezioni di fusto tagliate) sia per le colonne artificiali di fibra sintetica e segatura (Cabibel et al., 1991; Braun e Schmid, 1999).

Il calcolo della densità del flusso di linfa consente confronti tra specie diverse poiché non dipende dalla dimensione della pianta, ma piuttosto dalla natura specifica del trasporto dello xilema che, a sua volta, è specifico della specie. Tuttavia, se è nota l’area della sezione del sapwood (A), sarebbe possibile stimare il flusso volumetrico di linfa o traspirazione della pianta (litro all'ora, L~hr^{-1}) durante il periodo desiderato integrando la densità del flusso xilematico sull'area A.

Indice di Vegetazione normalizzato (NDVI)

Le misurazioni multispettrali della luce solare vengono eseguite su 4 bande del visibile e vicino infrarosso centrate sulle lunghezze d’onda del BLU (picco a 398nm ± 31nm), VERDE (picco a 526nm ± 41nm), ROSSO (picco a 650nm ± 19nm) e Infrarosso (picco a 950nm ± 30nm) per mezzo di uno spettrometro con un campo visivo di 40˚ montato sulla parte superiore della custodia del TT.

La salute delle piante e lo stress idrico, nonché la senescenza e il vigore delle foglie, possono essere riconosciuti dalla radiazione solare assorbita e riflessa in specifiche bande spettrali come l'infrarosso ed il rosso. Il concetto di base è che le piante assorbono e usano la maggior parte della luce rossa disponibile per la fotosintesi mentre riflettono e trasmettono la maggior parte della luce infrarossa (> 700nm) in quanto quest'ultima non contiene abbastanza energia per la fotosintesi (Osborne e Raven, 1986).

Secondo questo principio fisico è possibile usare la radiazione trasmessa nella banda del vicino infrarosso (NIR) e del rosso (RED) per definire il Rapporto Indice di Vegetazione (NIR/RED) e l'Indice di Vegetazione Normalizzato (NDVI) definito come^*:

In generale, gli indici di vegetazione normalizzati sono preferibili perché i dati raccolti dal radiometro sono numeri digitali grezzi, quindi senza alcuna trasformazione in unità assolute, correzioni atmosferiche e/o calibrazione del sensore. Inoltre, la normalizzazione rende gli indici non sensibili allo zenit solare permettendo il confronto di dati provenienti da diverse ore del giorno, della stagione e delle latitudini (Bannari et al., 1995; Ryu et al., 2010).

* L’indice è chiamato NDVI per analogia con la formulazione da letteratura, ma da non confondere con l’indice noto calcolato dalla luce riflessa tipicamente registrata da telerilevamento.

Riferimenti bibliografici

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