Guermandi Marina Bertozzi Roberto Carta del Rischio di Erosione della Regione Emilia-Romagna in scala 1:250.000 Guermandi Marina Bertozzi Roberto

Supporto alla pianificazione territoriale Obiettivo Generale Supporto alla pianificazione territoriale Ausilio a livello: Regionale Provinciale Aziendale In specifiche applicazioni nei settori: Ambientale Agro-forestale Obiettivo generale Le informazioni contenute nella carta dei suoli in scala 1:250.000 del territorio regionale e nei documenti di accompagnamento sono utilizzate come supporto per pianificazione territoriale e specifiche applicazioni, nei settori agro-forestale e ambientale, a livello regionale, provinciale e, per fini di assistenza tecnica, anche a livello di singola azienda agricola.

Obiettivi Specifici Supporto ai funzionari e tecnici del settore agricolo per: Corretta gestione del suolo Applicazione e controllo delle azioni richieste dalla PAC Definizione di una modellistica in grado di valutare gli impatti che le diverse pratiche di gestione territoriale hanno sull’erosione idrica. Obiettivi specifici Fornire uno strumento di supporto ai funzionari e tecnici del settore agricolo per l'applicazione e il controllo delle azioni richieste, per la corretta gestione del suolo, dall'attuale Politica Agricola Comunitaria Definire procedure automatiche idonee, nel contesto regionale, alla valutazione degli impatti che le diverse pratiche di gestione dei differenti tipi di suolo nel territorio collinare e montano hanno sugli eventi erosivi

1a Approssimazione Il SGSS (Servizio geologico, Sismico e dei Suoli) ha collaborato alla “Valutazione Intermedia del Piano regionale di Sviluppo Rurale” (PRSR) 2000-2006 in Emilia-Romagna fornendo una prima elaborazione della “Carta dell’Erosione Attuale del Suolo” Il SGSS ha collaborato alla Valutazione Intermedia del Piano Regionale di Sviluppo Rurale (PRSR) 2000-2006 in Emilia-Romagna, elaborato dal RTI Agriconsulting SpA – ERVET Spa, in qualità di Valutatore indipendente e su incarico della Amministrazione regionale (RER) fornendo una prima elaborazione della carta dell’erosione attuale del suolo.

1a Approssimazione: Utilizzo Verifica dell’efficacia delle misure adottate all’interno dell’ ASSE 2 – Ambiente/Sottoasse Agroambiente ad es. della Misura 2.f (Misure agroambientali per la diffusione di sistemi di produzione a basso impatto ambientale e conservazione degli spazi naturali, tutela della biodiversità, cura e ripristino del paesaggio) In particolare essa è stata utilizzata per verificare l’efficacia delle misure adottate all’interno dell’ASSE 2 - Ambiente/Sottoasse Agroambiente ad es. della Misura 2.f Misure agroambientali per la diffusione di sistemi di produzione a basso impatto ambientale e conservazione degli spazi naturali, tutela della biodiversità, cura e ripristino del paesaggio

1a Approssimazione: Risultati La “Carta della Stima dell’Erosione Attuale del Suolo”, realizzata in collaborazione con IRPI-CNR di Firenze, nel 2003-2004 ha consentito al valutatore di porre e rispondere ai quesiti valutativi in coerenza con le indicazioni metodologiche di fonte comunitaria (Doc.STAR 12004/99): La Carta della stima dell’erosione attuale del suolo, realizzata in collaborazione con IRPI-CNR di Firenze, nel 2003-2004 ha consentito al valutatore di porre e rispondere ai quesiti valutativi in coerenza le indicazioni metodologiche di fonte comunitaria (Doc.STAR 12004/99):

1a Approssimazione: Indicatori L’erosione è stata ridotta in base all’identificazione e misura dei seguenti indicatori: Superficie agricola oggetto d’impegno (somma delle superfici delle Azioni che concorrono alla riduzione dell’erosione del suolo agricolo, che si collocano nelle aree che presentano un rischio di erosione “non tollerabile”: > 11,2 Mg/ha*anno.) Riduzione del rischio erosivo (stima delle differenze nelle perdite di suolo nelle situazioni “con inerbimento” (con copertura) e “senza inerbimento” per le sole colture arboree, modificando Il “fattore C”) In che misura l’erosione del suolo è stata ridotta? E’ stato possibile identificare e misurare i seguenti indicatori: -         la superficie agricola oggetto d’impegno per prevenire/ridurre l’erosione idrica del suolo per scorrimento superficiale (somma delle superfici delle Azioni che concorrono alla riduzione dell’erosione del suolo agricolo, che si collocano nelle aree che presentano un rischio di erosione “non tollerabile”: > 11,2 Mg/ha*anno.) -         la riduzione del rischio erosivo (stima delle differenze nelle perdite di suolo nelle situazioni “con inerbimento” (con copertura) e “senza inerbimento” per le sole colture arboree, modificando Il “fattore C”.

1a Approssimazione: Limiti nell’applicazione del PRSR 2000-2006 Si individuano margini per un sostanziale miglioramento della efficacia delle azioni agroambientali e forestali in tema di difesa dall’erosione, attraverso, soprattutto, una loro più “mirata” distribuzione/concentrazione territoriale, in funzione dei diversi livelli di rischio presenti nella regione. Le analisi valutative del PRSR 2000-2006 hanno confermato il positivo impatto degli interventi agroambientali e forestali sulla qualità del suolo, in particolare nella riduzione dei fenomeni di erosione del suolo derivanti o correlati all’attività agricola. E il contributo più significativo è stato fornito dagli interventi agroambientali (Misura 2.f), attraverso un migliore/diverso uso del suolo (azioni 8 e 10), il mantenimento/ripristino di “infrastrutture” (siepi, boschetti ecc.) che riducono il ruscellamento superficiale (azione 9), l’aumento di sostanza organica nel terreno (azione 4), l’adozione di “pratiche agricole” antierosive (azioni 3 e 5 e norme tecniche nelle azioni 1 e 2), la riduzione del carico di bestiame al pascolo e l’incremento delle superfici foraggere (azioni 6 e 8).   A conclusione della Valutazione Intermedia è risultato che a fronte di una positiva qualità “intrinseca” della Misura agroambientale in tema di difesa del suolo uno dei fattori che condiziona l’impatto complessivo è la loro localizzazione. La SAU regionale coinvolta è circa il 13% della totale, incidenza che però cresce al 26% nelle aree montane e collinari, quelle cioè potenzialmente più interessate dai fenomeni di erosione del suolo, verificandosi, da questo punto di vista, una positiva “distribuzione territoriale” degli interventi. Questo giudizio positivo viene, tuttavia, attenuato da indagini più approfondite, le quali mostrano come nell’ambito delle aree montane e collinari, i valori più alti di incidenza degli interventi sulla SAU si ottengono nelle aree a minor rischio di erosione e non, come auspicabile, in quelle con erosione maggiore (“non tollerabile”). Si individuano, in altre parole, margini per un sostanziale miglioramento della efficacia delle azioni agroambientali (e forestali) in tema di difesa dall’erosione, attraverso, soprattutto, una loro più “mirata” distribuzione/concentrazione territoriale, in funzione dei diversi livelli di rischio presenti nella regione. Per il PRSR 2007-2013 la carta del rischi di erosione ha quindi un altro obiettivo: orientare le pratiche di gestione del suolo nelle aree a maggior rischio.

2a Approssimazione: Il Metodo Individuazione di ambiti territoriali con diverso grado e tipo di dissesto idrogeologico: collina e montagna instabile (aree a rischio di franosità prevalente: 402.494 ha), il rischio di movimenti di massa prevale sul rischio d’erosione idrica superficiale; collina e montagna stabile (aree a rischio d’erosione idrica prevalente 672.249 ha), i processi in atto sono riconducibili ad erosione idrica e movimenti gravitativi superficiali; Applicazione del modello RUSLE (Renard ed al. 1997) Il seguente lavoro è stato svolto attraverso due elaborazioni: la prima ha tratto spunto dal lavoro del geol. Domenico Preti sul bacino del torrente Samoggia (Settore: “Assetto idrogeologico” ottobre 2000) ed ha portato all’individuazione di ambiti territoriali con diverso grado e tipo di dissesto idrogeologico; la seconda è stata di applicazione del modello RUSLE (Renard ed al. 1997) al fine di quantificare i processi d’erosione idrica superficiale e quindi individuare aree a diversa propensione al rischio di erosione, secondo la metodologia proposta nella Prima approssimazione. Si sono innanzi tutto individuati tre ambiti territoriali a diverso grado di dissesto idrogeologico: collina e montagna instabile (aree a rischio di franosità prevalente: 402.494 ha), caratterizzato dalla presenza di fenomeni gravitativi attivi e quiescenti; il rischio di movimenti di massa prevale sul rischio d’erosione idrica superficiale; le pratiche conservative mireranno a ridurre il rischio di franosità; collina e montagna stabile (aree a rischio d’erosione idrica prevalente 602.779 ha), dove i processi in atto sono riconducibili ad erosione idrica e movimenti gravitativi superficiali, mentre la franosità osservata è nulla o medio-bassa; la pratiche conservative mireranno a ridurre l’erosione superficiale; margine appenninico (69.470 ha), dove la franosità osservata è nulla, la propensione al dissesto bassa e l’erosione idrica superficiale in atto e potenziale è nulla o bassa e si verifica, presumibilmente, solo in corrispondenza dei versanti. Totale superficie regionale indagata 1.074.743

2a Approssimazione: Il Modello Equazione Universale della Perdita di Suolo di Wischmeier e Smith (USLE), e più precisamente una versione revisionata da Renard et al. 1997 (RUSLE). A = R * K * LS * C * P dove A è la perdita di suolo per unità di superficie espressa in t/(ha*anno) Il modello è stato definito e calibrato dal CNR-IGES nell’ambito della convenzione “Definizione ed utilizzo di strumenti di analisi, elaborazione e previsione di fenomeni erosivi in ambienti collinari e montani e dalla dotazione di materia organica in ambiente di pianura dell’Emilia Romagna” Il modello RUSLE utilizzato è quello calibrato e validato dall’istituto del CNR-IGES nell’ambito di un progetto triennale “Definizione ed utilizzo di strumenti di analisi, elaborazione e previsione di fenomeni erosivi in ambienti collinari e montani e dalla dotazione di materia organica in ambiente di pianura dell’Emilia Romagna” ed è stato applicato a tutta la montagna, collina e margine della regione. Come si vedrà in seguito, le valutazioni sul rischio di erosione idrica diffusa si sono concentrate nell’ambito della collina e montagna stabile e del margine appenninico dove, come prima accennato, prevalgono appunto i problemi relativi al controllo dell’erosione idrica superficiale. Per la produzione Seconda approssimazione della Carta del rischio di erosione della Regione Emilia-Romagna è stata applicata l’Equazione Universale della Perdita di Suolo di Wischmeier e Smith (USLE), e più precisamente una versione revisionata da Renard et al. 1997 (RUSLE). Il modello è stato applicato come definito e calibrato dal CNR-IGES nell’ambito della convenzione “Definizione ed utilizzo di strumenti di analisi, elaborazione e previsione di fenomeni erosivi in ambienti collinari e montani e dalla dotazione di materia organica in ambiente di pianura dell’Emilia Romagna” e descritto nella “Relazione finale del progetto- Marzo 2004” paragrafo 1. Scala Regionale (1:250.000), a cui si rimanda e in cui vengono indicati tutti i rapporti redatti dall’IGES relativi all’applicazione dei singoli fattoti della RUSLE alla realtà della RER. E’ stata quindi applicata la formula di Wischmeier e Smith A= R*K*LS*C*P dove A è la perdita di suolo per unità di superficie; nel Sistema Internazionale (SI) A è espressa in t/(ha*anno) Già dalla prima approssimazione, per la spazializzazione del dato dell’erosione a livello regionale si era stabilito di lavorare utilizzando la griglia INSPIRE (Institute for Environment and Sustainability – European Reference Grids – Ispra 27-29 October 2003 Workshop). Si tratta di una griglia di riferimento europea che permette di suddividere il territorio regionale in una maglia georeferenziata di quadrati/celle di 100m di lato, ogni cella quindi rappresenta una porzione di territorio di 1 ha. La sovrapposizione di tutti gli strati informativi legati ai fattori del modello RUSLE con la griglia ha consentito di attribuire ad ogni cella un valore per ciascun fattore e quindi un valore di erosione.

Formato Dati Tutti i livelli informativi territoriali che partecipano alla risoluzione della RUSLE sono stati trasformati nel formato ESRI GRID secondo quanto raccomandato nel “European Reference Grids” Ispra, 27-29 October 2003 - Workshop – JRC. I tematismi sono stati rasterizzati in celle regolari con risoluzione a 10 m per il fattore LS e 100 m per gli altri fattori. La logica INSPIRE scelta della dimensione della cella (10 m x il fattore LS; 100 m per gli altri fattori…..)

Ambiente di lavoro La spazializzazione ed il calcolo di tutti i fattori della RUSLE e’ stato realizzato all’interno dell’ambiente di Geoprocessing di ArcGIS 9.1 utilizzando il “Model Builder” come strumento di sviluppo che opera con livelli informativi in formato Table, Vector e Grid. Il modello creato è stato suddiviso in sottomodelli, ovvero in singole unità dedicate alla risoluzione di passaggi elementari al fine di renderne l’implementazione e la successiva lettura più agevole e di rendere l’utilizzo più flessibile e performante. Descrizione dei livelli informativi che partecipano alla risoluzione dell RUSLE R, C, LS, K una volta definiti i valori di tutti i fattori del modello RUSLE, per il calcolo finale del valore di erosione e la sua spazializzazione, è stato costruito un modello di elaborazione all’interno dell’ambiente di Geoprocessing di ArcGIS 9.1 utilizzando il “Model Builder” come strumento di sviluppo che opera con livelli informativi in formato Grid. Il modello creato è stato suddiviso in sottomodelli, ovvero in singole unità dedicate alla risoluzione di passaggi elementari al fine di renderne la lettura più agevole e di semplificarne l’utilizzo. Risulta in tal modo possibile far girare solo le parti necessarie in seguito, ad esempio, ad un aggiornamento dei dati di base o ad una variazione degli algoritmi implementati. Il modello prende in considerazione tutti i fattori della RUSLE ad esclusione del fattore di protezione P, inoltre il calcolo finale relativo all’assegnazione del fattore K avviene mediante uno script Avenue in ambiente ArcView GIS 3.2. In una prima fase i livelli informativi vettoriali sono stati rasterizzati nel formato Grid mantenendo l’aggancio con la griglia Inspire, nelle fasi successive vengono applicate le funzioni di gestione ed analisi proprie della Extension “Spatial Analyst” per ArcGis 9.1. Il formato dati Grid consente un notevole incremento nella velocità di calcolo dei singoli fattori e limita i problemi legati alla sovrapposizione di geometrie di diversa provenienza. Il modello è salvato all’interno della cartella di Default di ArcGis come proprio Toolbox e pertanto è possibile spostarlo sulle stazioni di lavoro utilizzate licenziate con la medesima versione di ArcGis e lo “Spatial Analyst”.

Geoprocessing: il “Model Builder” Per Geoprocessing si intende l'elaborazione di dataset esistenti e/o la generazione di nuovi dataset, tramite l'applicazione di funzioni analitiche basate sulle relazioni spaziali tra gli oggetti geografici Un GIS include una ricca serie di tools per lavorare ed elaborare le informazioni geografiche; Dati + Strumenti di Geoprocessing = Nuovi dati Un tool (strumento di Geoprocessing) applica un'operazione a dati preesistenti e produce nuovi dati; la struttura di Geoprocessing consente di mettere insieme una sequenza di tali operazioni. Progettare e implementare una sequenza di operazioni consente la creazione di un modello (processo) di elaborazione; tali modelli si possono utilizzare per gestire in modo automatizzato la maggior parte delle elaborazioni spaziali in un GIS.

Il fattore K Considerando l’utilizzo di una informazione cartografica a scala di riconoscimento (1:250.000) come ricondurre il dato alla risoluzione di lavoro (100m) ? Attingendo a quanto descritto nel modello suolo-paesaggio delle Unità Cartografiche di appartenenza si e’ utilizzato il fattore morfologico, la pendenza, per individuare il suolo piu’ probabile ed assegnare il fattore K

Validazione E’ in corso la validazione dell’elaborato finale tramite analisi statistica su 11 aree campione:

Collaborazioni Autori Dati Fabrizio Ungaro*, Costanza Calzolari*, Devis Bartolini* Nicola Laruccia** Francesca Staffilani** Domenico Preti**** Dati SGSS ARPA-SMR SSIG (Uso Reale del Suolo) SSIG (Modello Digitale del terreno) OLLABORAZIONI/AUTORI   IRPI-CNR: Fabrizio Ungaro, Costanza Calzolari, Devis…., Torri, Berselli, Zandomeneghi? Nicola Laruccia Francesca Staffilani Domenico Preti Marina Guermandi DATI: SGSS ARPA-SMR Servizio Sistemi Informativi Geografici (Stefano Corticelli URS, DEM) *IRPI-CNR **SGSS (Servizio Geologico, Sismico e dei Suoli) ***SSIG (Servizio Sistemi Informativi Geografici) ****Autorità di Bacino del Reno