Sede di Viterbo
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Sede di Sassari
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(Università di Sassari)
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Segreteria:
Gavriil Kyriakakis – gavriil.kyriakakis@cmcc.it

Le linee di attività della Divisione si concentrano sulla diagnosi e la previsione degli impatti dei cambiamenti climatici sull’agricoltura e sugli ecosistemi terrestri, naturali e semi-naturali, e sui servizi da essi forniti, a scala da locale a globale.
Le attività comprendono la ricerca di base, la ricerca applicata e fini più operativi nell’ambito dei servizi climatici.
Particolare attenzione assumono il monitoraggio, la modellistica e le analisi relativi a:

  • agricoltura e relativo fabbisogno idrico e di nutrienti, inclusa l’impronta ambientale del settore;
  • ciclo del carbonio attraverso le dinamiche suolo-acqua-vegetazione-ambiente antropico, comprese le retroazioni con il sistema climatico;
  • bilancio idrico del suolo e ciclo idrologico a più larga scala considerando i diversi usi e servizi legati alla risorsa idrica;
  • uso e degrado del territorio, fino alla desertificazione;
  • prevenzione, pianificazione e gestione degli incendi boschivi e relative emissioni;
  • esposizione, vulnerabilità e rischio della vegetazione e dell’interfaccia urbano-rurale e urbano-forestale al pericolo d’incendio boschivo.

Le varie attività sono di supporto a valutazioni nell’ambito sia della mitigazione dei cambiamenti climatici che dell’adattamento ad essi.

Unità di RicercaTop
  • Modellistica degli impatti su ecosistemi terrestri e servizi ecosistemici
    Research unit leader:
    Alessio Collalti // Arianna Di Paola

    Tale Linea di Attività è dedicata allo sviluppo, test ed applicazione di modelli, da empirici a meccanicistici, per lo studio degli impatti del cambiamento climatico, compresi gli eventi estremi, sugli ecosistemi terrestri, naturali e semi-naturali, e sul settore agricolo. La quantificazione degli impatti riguarda le conseguenze del clima sulle dinamiche di biomassa, acqua, carbonio e altri nutrienti all’interfaccia suolo-vegetazione-atmosfera, con un dettaglio da specie a tipi funzionali, e su scala da locale a globale. Le attività consistono in particolare nello sviluppo del modello 3D-CMCC e dei suoi moduli, e nella combinazione di analisi spaziali statistico-matematiche per valutare la produttività e vocazionalità del territorio, anche in termini di sviluppo, hot-spot di presenza e coesistenza delle formazioni vegetali. Tale Linea prevede la collaborazione, in particolare, con le divisioni ASC, REMHI e CSP.

  • Emissioni di Gas Serra e strategie di mitigazione
    Research Unit Leader:
    Maria Vincenza Chiriacò // Lucia Perugini   
    Tale Linea di Attività si occupa della quantificazione, tramite combinazione di dati da analisi sperimentali, approcci analitici fino a modelli di estrema complessità, degli impatti ambientali da diversi settori ed ecosistemi (es. agricoltura, aree umide, foreste naturali o gestite) in termini di emissioni di gas serra. Sono incluse le emissioni legate alla realizzazione di beni e servizi dai settori forestale ed agricolo, dalla produzione della materia prima alla trasformazione e distribuzione dei prodotti finiti. La diversità di scale e complessità degli approcci utilizzati è armonizzata nel calcolo di impronte ambientali e analisi di Life Cycle Assessment (LCA), come supporto alle politiche di mitigazione dei cambiamenti climatici, non trascurando il compromesso, sempre più necessario, con l’adattamento ad essi. Tale Linea prevede la collaborazione, in particolare, con le divisioni ECIP e CSP.
  • Monitoraggio del bilancio del carbonio
    Research Unit Leader:
    Dario Papale // Antonio Bombelli

    La linea di attività sul monitoraggio del carbonio (CO2, CH4) riguarda la misurazione e l’analisi dei dati, da stazioni a terra, sui flussi di carbonio basate sulla tecnica dell’Eddy Covariance, ed altre misure in campo o associate a dati  telerilevati, in ecosistemi (foreste, praterie, coltivazioni, aree umide) e zone climatiche (tropicali e temperate) diversi. I flussi di carbonio sono quindi corretti e standardizzati. Rientra in tale Linea infine la conduzione di campagne di misura di biomassa e dei flussi di altri gas serra (es. N2O), al fine di elaborarle insieme a quelle sul carbonio e ad altre informazioni su parametri biofisici, e condurre analisi che identifichino i processi e le condizioni che determinano la variabilità spaziale e temporale di tali flussi. Tale Linea prevede la collaborazione, in particolare, con le divisioni ECIP e ODA.

  • Impatti sul bilancio idrologico e sugli usi integrati della risorsa idrica
    Research Unit Leader:
    Monia Santini
    Tale Linea di Attività è dedicata allo sviluppo, test ed applicazione di modelli di bilancio idrologico a varie scale spazio-temporali (da flussi verticali nel suolo a flussi laterali a scala di bacino) per la quantificazione degli impatti sulle risorse idriche, sui loro usi competitivi, e sulla loro variabilità inter- e intra-annuale compresi gli eventi estremi, come gli episodi di siccità. Gli strumenti adottati ed integrati sono a vario grado di complessità, da modelli analitici a simulazioni numeriche, per poi confluire in informazioni sintetiche tramite indicatori quantitativi o indici più qualitativi, e promuovere il loro utilizzo e diffusione presso i portatori di interesse per un supporto robusto alla gestione e tutela delle risorse idriche. Tale Linea prevede la collaborazione, in particolare, con le divisioni REMHI e RAAS.
  • Uso e degrado del territorio e retroazioni sul sistema climatico
    Research Unit Leader:
    Lucia Perugini // Monia Santini
    Tale Linea di Attività si occupa dello studio degli impatti del clima sull’uso del suolo,  fino al degrado del territorio e alla desertificazione, tramite la messa a punto di modelli che ne riproducano le dinamiche. È inclusa inoltre la quantificazione delle retroazioni del cambiamento di uso del suolo sul clima dal punto di vista sia biogeochimico che biofisico. Tale valutazione considera diverse metodologie, dall’utilizzo di fattori di emissione a scala di nazione/settore/fonte secondo gli approcci IPCC, alla modellistica numerica integrata (es. tra uso del suolo e clima). L’analisi varia da scala locale/regionale a globale, interessando ecosistemi naturali ed ambienti antropizzati. Tale Linea prevede la collaborazione, in particolare, con le divisioni ECIP e REMHI.
  • Telerilevamento e GIS per il monitoraggio degli ecosistemi
    Research Unit Leader:
    Gaia Vaglio Laurin // Sergio Noce
    Tale Linea di Attività si basa sull’utilizzo e l’elaborazione di dati acquisiti da differenti piattaforme e sensori (da satellite e da aereo;  nelle frequenze dal visibile ad onde radar;  con strumenti quali iperspettrale e LIDAR), nonché sullo sviluppo di strumenti di analisi e modellistica spaziale basati sui sistemi informativi geografici (GIS), per il monitoraggio della superficie terrestre.
I dati telerilevati a diversa risoluzione spaziale, spettrale e temporale, soprattutto se integrati sfruttando tecniche GIS, sono utili alla valutazione di trasformazioni della superficie terrestre e delle risorse naturali (vegetazione, suolo, acqua) anche sotto diversi scenari di cambiamento climatico.
Le attività riguardano i biomi tropicali e temperati (biomassa, biodiversità, produttività e risposta ad eventi estremi), gli ecosistemi agricoli (produttività, variabilità, supporto ad agricoltura di precisione), la risorsa idrica (disponibilità, dinamiche ed impatto sulla sicurezza alimentare), e la copertura e cambiamento di uso del suolo.
La divisione IAFES dà inoltre supporto scientifico a missioni ed esperimenti dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) sul tema. Tale Linea prevede la collaborazione, in particolare, con la divisione ASC.
  • Valutazioni di impatto, adattamento e mitigazione ai cambiamenti climatici in agricoltura e analisi della sicurezza alimentare
    Research Unit Leader
    Valentina Mereu // Antonio Trabucco
    Analisi degli impatti e individuazione di strategie di adattamento e mitigazione ai cambiamenti climatici, prendendo in considerazione anche gli eventi climatici estremi, mediante implementazione a applicazione di modelli dinamici di simulazione colturale e accoppiamento con modelli climatici o di previsione stagionale. Sviluppo di approcci integrati, dalla scala locale alla globale, per l’analisi dei cicli colturali, delle fasi fenologiche, della resa e qualità delle produzioni con differenti gestioni colturali (fertilizzazioni, irrigazione, lavorazioni, rotazioni). Analisi dei bilanci di carbonio, azoto e acqua nel sistema suolo-pianta, con sistemi colturali alternativi in grado di assicurare un adeguato livello di produttività in un’ottica di sicurezza alimentare ed energetica (biofuels),e di uso sostenibile delle risorse. Sviluppo e stima di indici agro-climatici e di vocazionalità territoriale.
  • Modelli per la pianificazione e gestione del fabbisogno idrico e irriguo
    Research Unit Leader:
    Noemi Mancosu // Simone Mereu
    Sviluppo e applicazione di modelli per la stima del bilancio idrico del suolo, la quantificazione delle richieste irrigue e la valutazione di ipotetici schemi irrigui con l’obiettivo di ottimizzare la gestione della risorsa idrica, in condizioni di cambiamento climatico ed eventi estremi e in termini di efficacia ed efficienza. Studi di dinamiche di sistema per la gestione sostenibile della risorsa idrica necessaria a soddisfare le esigenze di settori socio-economici multipli come agricoltura e produzione idroelettrica e le loro variazioni dovute ai cambi climatici e diversi scenari di sviluppo.
  • Monitoraggio, modellistica e analisi dei flussi di energia, carbonio e azoto nel suolo in ecosistemi naturali, agrari e urbani

    Research Unit Leader:

    Costantino Sirca // Serena Marras
    I flussi di energia, acqua, carbonio e azoto tra un ecosistema e la bassa atmosfera sono monitorati attraverso misure dirette (tecnica Eddy Coviariance) e strumenti modellistici a scale temporali e spaziali diverse. L'attività consente di analizzare il comportamento degli ecosistemi, le relazioni e i feedback con le variabili ambientali, individuare i fattori guida e i fattori di stress, studiare l'impatto dei cambiamenti climatici e analizzare il ruolo delle attività antropiche nell'alterare tali processi.
  • Analisi della vulnerabilità degli ecosistemi a eventi climatici estremi e rischio incendi

    Research Unit Leader:

    Michele Salis // Costantino Sirca
    Sviluppo di nuovi approcci per valutare la vulnerabilità degli ecosistemi, degli insediamenti umani e dei beni antropici agli eventi meteorologici estremi (e.g. siccità, ondate di calore) e alla pericolosità e rischio di incendi, attraverso una valutazione multi-rischio e multi-impatto. Modelli di pericolosità, esposizione, rischio ed effetti degli incendi sono integrati con modelli climatici o di previsione stagionale per identificare e quantificare gli impatti dei cambiamenti climatici, socio-economici e di uso del suolo sugli incendi boschivi, dalla scala locale a quella Euro-Mediterranea.
  • Strategie e sistemi di supporto per le politiche di adattamento e gestione del rischio di incendi boschivi

    Research Unit Leader:

    Michele Salis // Valentina Bacciu
    Applicazione di strumenti e metodologie per l’identificazione di strategie mirate alla gestione e riduzione del rischio e degli effetti negativi degli incendi boschivi su ecosistemi e beni antropici. Obiettivo primario dell’attività è di orientare ed informare portatori di interesse e decisori politici attraverso la traduzione delle esperienze scientifiche in programmi e politiche di prevenzione, pianificazione e gestione degli incendi boschivi, in un’ottica di uso efficiente ed efficace delle risorse e in contesto di cambiamenti climatici, dalla scala locale a quella nazionale.
  • Impatti su biodiversità, funzioni ecosistemiche e sistemi naturali

    Research Unit Leader:

    Antonio Trabucco // Simone Mereu
    Utilizzo di stratificazioni bioclimatiche per aggregazioni di funzioni ecosistemiche e stima degli spostamenti di ecosistemi e relativi servizi dovuti a cambi climatici. Applicazione dei modelli di nicchia per stimare la distribuzione di specie forestali e le loro migrazioni dovute ai cambi climatici. La sovrapposizione nella distribuzione e coesistenza di diverse specie vengono integrate e studiate in base ai tratti funzionali che permettono una stima delle diversità funzionali e di determinare le relazioni tra biodiversità e funzionamento dei servizi ecosistemici.
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