SCENARI DI CAMBIAMENTO D'USO DEL SUOLO NELLE VALLATE ALPINE E APPENNINICHE: UN APPROCCIO MODELLISTICO

La presente tesi di laurea si propone di prevedere i futuri cambiamenti d'uso e di copertura del suolo in alcuni paesaggi alpini e appenninici attraverso un approccio modellistico, testando le capacità del modello applicato per eventuali futuri applicazioni. Con il termine di cambiamento d'uso e di copertura del suolo (in inglese Land Use and Land Cover Change, LULCC) ci si riferisce alle variazioni rispettivamente dell'assetto strutturale del territorio e della sua copertura fisica. Questi processi derivano da una combinazione dell'azione antropica e delle dinamiche ecologiche. Il LULCC è divenuto parte fondamentale dell'ecologia – in particolar modo della landscape ecology – grazie alla crescente disponibilità di dati telerilevati spazialmente espliciti e allo sviluppo di modelli matematici in grado non solo di quantificare un cambiamento pregresso, ma anche di prevedere degli scenari futuri. Con il termine di modello matematico si intende un tentativo di descrivere un fenomeno naturale in modo quantitativo. Esiste una complessa tassonomia di modelli di LULCC: tra i molti strumenti modellistici disponibili è stato scelto di applicare in questo studio il Land Change Modeler (LCM), sviluppato da Clark lab come estensione del software IDRISI GIS e basato su un approccio di tipo machine learning. Questo modello permette di quantificare i cambiamenti futuri attraverso un processo di Markov Chain e di allocarle tramite mappe di suscettibilità alla transizione ottenute attraverso reti neurali. Con processi di Markov Chain si intendono dei processi stocastici in cui la probabilità di transizione che determina il passaggio a uno stato di sistema dipende solo dallo stato del sistema immediatamente precedente. Con reti neurali ci si riferisce invece a dei modelli matematici che simulano il comportamento del cervello umano. Il presente studio analizza quattro paesaggi montani, due alpini e due appenninici, selezionati come rappresentativi a partire da un dataset a scala nazionale di recente pubblicazione. Questi paesaggi hanno estensione variabile tra i 900 e i 1.600 ha e quota media tra 1.400 e 2.100 m s.l.m. Per ogni area si dispone di due fotografie aeree, una relativa al passato (1954 o 1961, a seconda del paesaggio) e una al presente (2012 per tutti i paesaggi), e della relativa classificazione delle superfici in cinque classi di land use reputate di interesse: Forest, Grassland, Cropland, Human e Unvegetated. Sono state impiegate diverse variabili per spiegare i cambiamenti: topografiche (quota, esposizione, pendenze), antropiche (distanza da strade e edifici, costo di movimento), ecologiche (distanza dai margini delle foreste e tendenza delle diverse classi a trasformarsi in bosco) e climatiche (Heat Load Index e Topographic Wetness Index). Questo studio evidenzia una tendenza futura all'espansione delle superfici forestali sia nelle Alpi che nell'Appennino. Nel primo caso, molte transizioni corrispondono a successioni primarie (da suolo nudo a foreste), mentre negli Appennini si evidenzia una grande importanza delle successioni secondarie tra suolo agricolo e foresta, assente nei paesaggi alpini e strettamente legata al precedente uso del suolo.