Erosione Calanchiva in UE: La Nostra Caccia ai Solchi Nascosti con LUCAS!

Ciao a tutti! Oggi voglio portarvi con me in un’avventura scientifica, un po’ come fare i detective, ma invece di cercare indizi per un crimine, noi andiamo a caccia di… calanchi! Sì, avete capito bene, quei solchi profondi che l’acqua scava nel terreno, un fenomeno chiamato erosione calanchiva. È un problema serio per la salute dei nostri suoli qui nell’Unione Europea, e noi ci siamo messi d’impegno per capirne di più.

Un’indagine su vasta scala: entra in gioco LUCAS

Tutto è iniziato con il successo della mappatura dei canali di erosione calanchiva nel sondaggio statistico Eurostat LUCAS (Land Use/Cover Area Frame) del 2018, dove avevamo esaminato ben 24.759 località. Visto che i risultati erano promettenti, abbiamo deciso di fare le cose in grande con il sondaggio LUCAS 2022, espandendo la nostra indagine a quasi 400.000 località (399.591 per la precisione!). Immaginate un po’, un vero e proprio setaccio su tutto il territorio dell’UE!

Il nostro obiettivo? Capire meglio dove si manifesta questa erosione e sviluppare metodi per prevederla. Questo è fondamentale per sostenere gli indicatori di salute del suolo proposti dalla nuova Direttiva sul Monitoraggio e la Resilienza del Suolo e per il monitoraggio della Politica Agricola Comune. Insomma, roba seria per il futuro dei nostri terreni.

Il modello GE-LUCAS v1.1: la nostra mappa del tesoro (dei calanchi)

Grazie a questo immenso lavoro, abbiamo sviluppato e convalidato il GE-LUCAS v1.1 (Gully Erosion-LUCAS versione 1.1), un inventario paneuropeo dei canali di erosione calanchiva. Abbiamo identificato 3.116 località (circa lo 0,8% di tutte quelle monitorate) colpite da questo fenomeno. Può sembrare una percentuale piccola, ma vi assicuro che l’impatto può essere devastante a livello locale.

Ma cos’è esattamente LUCAS? È un programma di indagine principalmente in situ, cioè sul posto, che si svolge ogni tre anni dal 2006 in tutti i 27 Stati membri dell’UE. Raccoglie dati armonizzati su un sacco di variabili. Pensate che tra il 2006 e il 2018, LUCAS ha “visitato” 651.780 luoghi unici, raccogliendo dati su 106 variabili. La campagna 2022 è durata cinque mesi e ha coinvolto più di 500 ispettori! Di queste quasi 400.000 località del 2022, circa la metà sono state ispezionate direttamente sul campo, mentre l’altra metà tramite l’interpretazione di ortofoto. E le variabili raccolte sono salite a 265!

Una parte cruciale, soprattutto per la Strategia dell’UE per il Suolo che punta ad avere suoli sani entro il 2050, è il Modulo Suolo, introdotto nel 2009. Questo modulo si concentra sul campionamento del suolo superficiale (i primi 20 cm) in circa il 10% delle località LUCAS, per registrare i cambiamenti nelle proprietà fisico-chimiche del suolo. Nel 2018, abbiamo aggiunto variabili sulla biodiversità del suolo, la densità apparente e, appunto, l’erosione calanchiva.

Perché proprio i calanchi?

I calanchi si formano di solito su pendii, colline e, meno frequentemente, sui fondovalle, quando il terreno viene inciso dal flusso concentrato dell’acqua superficiale. Si creano o si espandono soprattutto durante eventi di pioggia intensa. Sono forme di degrado molto dinamiche e possono portare a una serie di effetti negativi, sia sul posto che a distanza, inclusa la formazione di paesaggi a badlands.
Tra tutti i processi di erosione del suolo causati dall’azione combinata di pioggia e ruscellamento (splash, laminare, a rivoli e calanchiva), i calanchi sono le forme più severe, ma anche una minaccia finora poco compresa. I loro meccanismi sono complessi e difficili da replicare nei modelli di previsione dell’erosione. Però, nonostante la loro complessità, i calanchi hanno caratteristiche morfologiche distintive che li rendono facilmente rilevabili, sia in situ che da remoto. Questo li rende un bersaglio perfetto per il tipo di indagine che facciamo con LUCAS.

Già nel 2018, con un test pilota su 24.759 località, avevamo trovato canali di erosione calanchiva in circa l’1% dei siti, con bassi errori di commissione (falsi positivi, 2,5%) e omissione (falsi negativi, 5,6%). Questo ci aveva dato fiducia per estendere l’indagine.

I risultati del 2022: dove colpiscono i calanchi?

Nel sondaggio LUCAS 2022, abbiamo osservato canali di erosione calanchiva in 3.116 delle quasi 400.000 località monitorate, confermando quel circa 0,8%. Di questi, il 53% è stato rilevato tramite interpretazione di immagini (on-screen) e il restante 47% con osservazioni dirette sul campo.
La distribuzione geografica è interessante:

• Una regione settentrionale con poche osservazioni.
• Una regione centro-orientale con un numero moderato di osservazioni.
• Una regione mediterranea con una predominanza di osservazioni medio-alte.

La Spagna è il paese con il maggior numero di canali rilevati (1.148 località, il 37% del totale), con una concentrazione pazzesca in Andalusia (441 località, il 14%). Insieme a Spagna, Italia (34%), e in misura minore Grecia (9%) e Romania (5%), questi paesi rappresentano l’85% di tutti i calanchi mappati.
Se guardiamo all’uso/copertura del suolo, le aree arbustive mostrano la maggiore incidenza (circa 2,3% dei campioni LUCAS), seguite da terreni nudi (circa 2%), praterie (circa 0,86%) e boschi (0,66%). I terreni coltivati mostrano il tasso più basso, con lo 0,38%.
Un dato che salta all’occhio è l’alta incidenza di calanchi negli oliveti, che rappresentano circa il 25% di tutte le osservazioni di calanchi LUCAS. L’Andalusia, ancora lei, è la regione con la più alta incidenza di calanchi negli oliveti, a causa di una combinazione di fattori: pendii, suoli molto erodibili (argillosi), piogge ad alta erosività e suoli superficiali spesso nudi e coltivati, dove la gestione mira a mantenere i frutteti liberi da vegetazione sottostante.
Per quanto riguarda le regioni biogeografiche, quella Mediterranea è di gran lunga la più colpita (circa 2,5% dei campioni LUCAS osservati in questa regione), seguita dalla regione Alpina (circa 1,6%).
Anche la tessitura del suolo gioca un ruolo: i calanchi sono più probabili in suoli argillosi (circa 9,7% dei campioni LUCAS in questa classe), argillo-limosi (circa 8,2%) e franco-argillosi (circa 1,9%).

Prevedere il futuro: il modello a Random Forest

Ma non ci siamo fermati a contare! Abbiamo testato il potenziale del nostro inventario GE-LUCAS v1.1 per stimare la probabilità di formazione di calanchi anche al di fuori delle aree monitorate. Abbiamo usato un modello classificatore chiamato Random Forest (RF). Questo modello ha mostrato una buona accuratezza (0,78), un punteggio F1 di 0,78 e un’Area Sotto la Curva (AUC) di 0,87. Niente male, eh?
Cosa influenza di più la formazione dei calanchi secondo il nostro modello?

• Proprietà della vegetazione (come l’indice NDVI)
• Proprietà topografiche (come l’indice di asperità del terreno, la pendenza, la lunghezza e ripidità del versante)
• Proprietà del suolo (come il fattore di erodibilità del suolo USLE)
• Dinamiche delle precipitazioni (come il fattore di erosività delle piogge USLE di settembre)

Il sondaggio LUCAS 2022 ha raccolto dati specifici sui calanchi: presenza/assenza, tipo (effimero, permanente, badlands), direzione, lunghezza, larghezza e profondità media. I calanchi effimeri sono quelli meno profondi di 0,5 m, facilmente cancellabili dalle lavorazioni agricole. Quelli permanenti sono più profondi, mentre le badlands sono paesaggi densamente incisi da calanchi.

Limiti e prospettive future: la caccia continua

Certo, il nostro lavoro ha dei limiti. Un campionamento “istantaneo” come quello di LUCAS potrebbe non cogliere i calanchi effimeri, che si formano dopo un temporale e possono essere rapidamente cancellati o ricoperti dalla vegetazione. Anche la tempistica del sondaggio (che inizia a sud in primavera e finisce a nord più tardi) potrebbe non allinearsi con i periodi di maggiore probabilità di formazione dei calanchi nelle diverse parti d’Europa. Questo potrebbe spiegare, ad esempio, la mancanza di calanchi rilevati intorno a Roma nel sondaggio LUCAS 2022, nonostante una nostra mappatura più dettagliata e frequente ne abbia identificati parecchi.
Abbiamo anche fatto dei controlli incrociati. Su 2.500 località LUCAS 2022 dove non erano stati segnalati calanchi, una nostra verifica più approfondita tramite immagini satellitari ha trovato calanchi nel 5,6% dei casi (errore di omissione). Un’ulteriore verifica su 4.500 località casuali (non LUCAS) ha mostrato un tasso di presenza di calanchi del 13,5%, suggerendo una potenziale sottostima nel sondaggio LUCAS.
Quindi, cosa proponiamo per il futuro? Crediamo che un approccio di monitoraggio casuale stratificato, condotto tramite immagini satellitari (on-screen), su ulteriori 100.000-200.000 località, potrebbe essere più efficiente. Gli strati potrebbero essere definiti in base ai fattori predittivi identificati dalla nostra analisi RF. E queste valutazioni dovrebbero essere più frequenti, per cogliere meglio la dinamica temporale del fenomeno.
Il nostro modello di probabilità, nonostante i limiti, è utile: può aiutare a identificare aree dove è più probabile trovare calanchi, guidando così futuri sforzi di mappatura più mirati.
Insomma, GE-LUCAS v1.1 è un passo avanti importante, ma la ricerca non si ferma. Rafforzare questo inventario ci permetterà di affrontare questioni ancora aperte, come la sottorappresentazione dei calanchi effimeri, la mancanza di dati sui tassi di ritiro attivi (per prevedere l’espansione e i tassi di erosione), e il bilanciamento delle classi nei modelli di classificazione.
Il nostro viaggio nel mondo dell’erosione calanchiva continua, armati di dati, modelli e tanta voglia di proteggere i nostri preziosi suoli!

Fonte: Springer