La gestione sostenibile delle risorse idriche è una delle principali sfide globali del XXI secolo in un contesto di cambiamenti climatici e sociali per i quali il fabbisogno di acqua è in costante aumento, a fronte di riserve idriche limitate e sempre più esposte all’inquinamento. L’agricoltura, mediante l’irrigazione, è il principale utilizzatore di acqua a livello globale, responsabile del 70% di tutti i prelievi di acqua dolce (FAO, 2020). Tuttavia, l’agricoltura irrigua rende i sistemi agricoli, in media, due volte più produttivi rispetto all’agricoltura alimentata da sole acque piovane (Molden et al., 2007), svolgendo, pertanto, un ruolo importante nella produzione di cibo e nella sicurezza alimentare. A tal proposito, le innovazioni e gli investimenti nelle infrastrutture idrauliche hanno permesso di utilizzare risorse idriche precedentemente inaccessibili, potenziando e ottimizzando i prelievi di acqua per l’agricoltura e contribuendo positivamente alla produzione di cibo e allo sviluppo agricolo ma, al tempo stesso, aumentando la pressione del settore agricolo sui flussi ambientali e sugli ecosistemi nonché la competitività per l’uso della risorsa idrica tra diversi ambiti (Rosa et al., 2018), tra cui quello civile, industriale ed energetico. Per sostenere l’attuale produzione alimentare e quella futura, in crescita, e per la necessità di garantire al settore agricolo competitività tra usi alternativi della risorsa idrica, in agricoltura c’è un urgente bisogno di utilizzare l’acqua in modo più efficiente e razionale. Oltre allo sviluppo di pratiche colturali più produttive e al costante miglioramento delle infrastrutture idrauliche a servizio dell’irrigazione, tra le possibili misure da adottare ci sono misure non strutturali che mirano al perfezionamento delle tecniche di programmazione irrigua alla scala aziendale, prevedendo l’effettivo fabbisogno idrico delle colture grazie a modelli agro-idrologici avanzati e alla disponibilità crescente di dati da sensori remoti e prossimali. Con interventi che puntano al risparmio idrico alla scala aziendale, tenendo anche conto delle vocazioni dei territori senza alterare le attuali scelte colturali ma semplicemente quantificando correttamente i volumi idrici, si può ridurre il consumo di acqua in media del 30% (Vuolo et al., 2015), in funzione del tipo di coltura e del livello di innovazione tecnologica dell’azienda agricola. In questa prospettiva di ottimizzazione ed efficientamento dell’uso dell’acqua irrigua, tra gli obiettivi del progetto “Integrated Monitoring & Modelling for the Sustainability of Irrigated Crops (I-MOSAIC)” vi è lo sviluppo di un sistema previsionale del fabbisogno idrico delle colture in pieno campo in tempo reale, che, mediante l’assimilazione sequenziale di dati da telerilevamento satellitare e l’utilizzo di previsioni meteorologiche numeriche in modelli agro-idrologici avanzati, porti verso sistemi agricoli più sostenibili. Un punto di forza del progetto è l’utilizzo di previsioni numeriche di tipo probabilistico che permette di ottenere un ensemble di previsioni di fabbisogno idrico, per le quali è possibile definire diversi programmi irrigui in relazione a diversi scenari a cui possono essere associati fissate probabilità di crisi ovvero di stress idrico. All’interno del mosaico computazionale del sistema previsionale, la quantificazione dell’incertezza delle previsioni di fabbisogno idrico colturale si arricchisce di procedure bayesiane, che permettono di integrare gli output modellistici con i dati osservati di alcuni stati descrittivi del sistema, quali, ad esempio, alcuni parametri colturali (e.g., l’indice di area fogliare - leaf area index, LAI). Un ulteriore obiettivo del progetto riguarda la valutazione degli impatti dei cambiamenti climatici sul fabbisogno idrico e sulla resa delle colture, al fine di determinare la sostenibilità a lungo termine delle stesse. A tale scopo, si prevede l’utilizzo dello stesso sistema previsionale sviluppato per le stime in tempo reale, per il quale, con opportune aggregazioni temporali, saranno impiegati come dati meteorologici di input quelli derivanti dalle proiezioni climatiche disponibili (Peres et al., 2020).
IL PROGETTO I-MOSAIC: SVILUPPO DI UN SISTEMA PREVISIONALE INTEGRATO DI MODELLAZIONE AGRO-IDROLOGICA E MONITORAGGIO PER UNA GESTIONE SOSTENIBILE DELLE RISORSE IDRICHE A FINI IRRIGUI
Anna Pelosi
;Gianmarco Aceto;
2024-01-01
Abstract
La gestione sostenibile delle risorse idriche è una delle principali sfide globali del XXI secolo in un contesto di cambiamenti climatici e sociali per i quali il fabbisogno di acqua è in costante aumento, a fronte di riserve idriche limitate e sempre più esposte all’inquinamento. L’agricoltura, mediante l’irrigazione, è il principale utilizzatore di acqua a livello globale, responsabile del 70% di tutti i prelievi di acqua dolce (FAO, 2020). Tuttavia, l’agricoltura irrigua rende i sistemi agricoli, in media, due volte più produttivi rispetto all’agricoltura alimentata da sole acque piovane (Molden et al., 2007), svolgendo, pertanto, un ruolo importante nella produzione di cibo e nella sicurezza alimentare. A tal proposito, le innovazioni e gli investimenti nelle infrastrutture idrauliche hanno permesso di utilizzare risorse idriche precedentemente inaccessibili, potenziando e ottimizzando i prelievi di acqua per l’agricoltura e contribuendo positivamente alla produzione di cibo e allo sviluppo agricolo ma, al tempo stesso, aumentando la pressione del settore agricolo sui flussi ambientali e sugli ecosistemi nonché la competitività per l’uso della risorsa idrica tra diversi ambiti (Rosa et al., 2018), tra cui quello civile, industriale ed energetico. Per sostenere l’attuale produzione alimentare e quella futura, in crescita, e per la necessità di garantire al settore agricolo competitività tra usi alternativi della risorsa idrica, in agricoltura c’è un urgente bisogno di utilizzare l’acqua in modo più efficiente e razionale. Oltre allo sviluppo di pratiche colturali più produttive e al costante miglioramento delle infrastrutture idrauliche a servizio dell’irrigazione, tra le possibili misure da adottare ci sono misure non strutturali che mirano al perfezionamento delle tecniche di programmazione irrigua alla scala aziendale, prevedendo l’effettivo fabbisogno idrico delle colture grazie a modelli agro-idrologici avanzati e alla disponibilità crescente di dati da sensori remoti e prossimali. Con interventi che puntano al risparmio idrico alla scala aziendale, tenendo anche conto delle vocazioni dei territori senza alterare le attuali scelte colturali ma semplicemente quantificando correttamente i volumi idrici, si può ridurre il consumo di acqua in media del 30% (Vuolo et al., 2015), in funzione del tipo di coltura e del livello di innovazione tecnologica dell’azienda agricola. In questa prospettiva di ottimizzazione ed efficientamento dell’uso dell’acqua irrigua, tra gli obiettivi del progetto “Integrated Monitoring & Modelling for the Sustainability of Irrigated Crops (I-MOSAIC)” vi è lo sviluppo di un sistema previsionale del fabbisogno idrico delle colture in pieno campo in tempo reale, che, mediante l’assimilazione sequenziale di dati da telerilevamento satellitare e l’utilizzo di previsioni meteorologiche numeriche in modelli agro-idrologici avanzati, porti verso sistemi agricoli più sostenibili. Un punto di forza del progetto è l’utilizzo di previsioni numeriche di tipo probabilistico che permette di ottenere un ensemble di previsioni di fabbisogno idrico, per le quali è possibile definire diversi programmi irrigui in relazione a diversi scenari a cui possono essere associati fissate probabilità di crisi ovvero di stress idrico. All’interno del mosaico computazionale del sistema previsionale, la quantificazione dell’incertezza delle previsioni di fabbisogno idrico colturale si arricchisce di procedure bayesiane, che permettono di integrare gli output modellistici con i dati osservati di alcuni stati descrittivi del sistema, quali, ad esempio, alcuni parametri colturali (e.g., l’indice di area fogliare - leaf area index, LAI). Un ulteriore obiettivo del progetto riguarda la valutazione degli impatti dei cambiamenti climatici sul fabbisogno idrico e sulla resa delle colture, al fine di determinare la sostenibilità a lungo termine delle stesse. A tale scopo, si prevede l’utilizzo dello stesso sistema previsionale sviluppato per le stime in tempo reale, per il quale, con opportune aggregazioni temporali, saranno impiegati come dati meteorologici di input quelli derivanti dalle proiezioni climatiche disponibili (Peres et al., 2020).I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
