Una nuova ricerca, pubblicata sulla rivista “Scientific Data”, presenta una banca dati globale innovativa contenente misurazioni di net primary production (produzione primaria netta) da 456 siti attraverso i principali ecosistemi terrestri di tutto il mondo. “Ha il potenziale per migliorare i modelli climatici e la gestione degli ecosistemi in tutto il mondo”, afferma Manuela Balzarolo, senior scientist al CMCC e coautrice dello studio.

Con il contributo del CMCC, un nuovo studio e una banca dati forniscono agli scienziati di tutto il mondo una risorsa senza precedenti per comprendere come i sistemi terrestri della Terra immagazzinano carbonio e producono biomassa, stabilendo un benchmark per la calibrazione dei modelli di vegetazione e la valutazione delle risposte degli ecosistemi ai cambiamenti ambientali.

La Net Primary Production (NPP) rappresenta il carbonio accumulato dalle piante attraverso la fotosintesi dopo aver tenuto conto della loro respirazione – essenzialmente la quantità di biomassa che gli ecosistemi producono annualmente. Questa misurazione fondamentale costituisce la base della nostra comprensione del ciclo globale del carbonio, della produzione alimentare e degli impatti dei cambiamenti climatici sui sistemi terrestri.

“La net primary production è una misura fondamentale della produzione di biomassa negli ecosistemi”, spiega Balzarolo, che ha contribuito a questo studio. “Rappresenta il carbonio accumulato annualmente dalle piante attraverso la fotosintesi, corrispondente al resto del guadagno fotosintetico, o gross primary production, dopo aver tenuto conto della respirazione autotrofa.”

L’importanza della NPP si estende ben oltre la ricerca accademica. Come sottolinea Balzarolo, “È il carbonio investito per la produzione annuale di biomassa vegetale e un servizio chiave per la società fornendo prodotti alimentari, fibre, combustibile e materiale da costruzione. La NPP è anche una variabile chiave nel ciclo globale del carbonio e nel conseguente impatto sul sistema terrestre.”

Nonostante decenni di ricerca che hanno portato all’accumulo di grandi quantità di dati, una banca dati globale coerente di NPP era ancora mancante. Questa lacuna deriva in parte dalle differenze metodologiche che portano a una scarsa armonizzazione dei dati, ma anche dalla mancanza di sforzi di sintesi completi dal Programma Biologico Internazionale degli anni ’60-’70.

Le banche dati più recenti si concentrano tipicamente su singoli tipi di ecosistema, raramente tenendo conto della metodologia di misurazione e dell’incertezza metodologica associata ai dati aggiunti alla banca dati. Fondamentalmente, molte escludono le stime per la produzione belowground, che rappresenta oltre il 30% della NPP annuale globale e si prevede sia ancora più alta negli ecosistemi con limitazioni idriche.

Colmare le lacune

La nuova banca dati affronta queste limitazioni fornendo misurazioni NPP armonizzate attraverso sei principali tipi di bioma: foreste (206 siti), praterie (145 siti), terre coltivate (34 siti), torbiere settentrionali (34 siti), tundra (21 siti) e arbusti secchi (16 siti). La copertura geografica si estende su tutti i continenti attraverso 50 paesi, con misurazioni che vanno dal 1959 al 2023.

“Le banche dati globali NPP in situ raramente tengono conto della metodologia di misurazione e quindi della qualità dei dati, e spesso non includono stime per la produzione belowground“, nota Balzarolo. L’approccio rigoroso del team invece garantisce che circa il 95% delle stime NPP derivino da metodi biometrici diretti.

Grafico dei siti presenti nella banca dati, con gli outlier indicati in rosso. Fonte: Rodal, M., et al., 2025.

La forza della banca dati risiede nel suo rigore metodologico. Un’innovazione chiave è lo sviluppo di un sistema che fornisce valutazioni di qualità coerenti attraverso diversi approcci di misurazione, rendendo più facile confrontare o combinare i risultati. Il team di ricerca ha creato stime di incertezza specifiche per sito che tengono conto delle varianze specifiche del bioma, dei fattori di riduzione specifici del metodo e dei tempi di monitoraggio.

Questo framework di incertezza si rivela particolarmente prezioso quando si costruiscono modelli di regressione. I ricercatori dimostrano che tenere conto delle incertezze di misurazione quando si adattano le relazioni NPP-clima può risultare in stime diverse del 40% rispetto all’ignorare le variazioni di qualità dei dati.

La banca dati può rivelare modelli importanti nella produttività terrestre attraverso le regioni climatiche, che consente un’analisi completa di come le condizioni ambientali guidino i modelli di produttività attraverso i principali ecosistemi terrestri della Terra.

Portata più ampia

Le implicazioni per la scienza del clima sono profonde. I Dynamic Global Vegetation Models utilizzati nelle proiezioni climatiche si basano fortemente su relazioni NPP empiriche nella loro costruzione, calibrazione e validazione. “La banca dati può essere utilizzata per studiare i driver ambientali della NPP, esplorare modelli nella NPP terrestre, in particolare differenze nella produzione above- e belowground, così come servire da benchmark per la calibrazione e validazione di modelli di vegetazione process-based e prodotti di remote sensing”, spiega Balzarolo, che è anche Scientific Leader di CONCERTO, un progetto coordinato dal CMCC che mira a rivoluzionare il modo in cui comprendiamo e monitoriamo il ciclo globale del carbonio.

Il dataset completo, pertanto, consente ai ricercatori di tracciare le risposte degli ecosistemi, il che è essenziale poiché “tracciare la NPP degli ecosistemi aiuta scienziati e responsabili politici nel monitorare i cambiamenti nella produzione di biomassa, nella gestione sostenibile delle risorse e nella modellazione delle perdite di biomassa vegetale dovute ai cambiamenti climatici, siccità, incendi o deforestazione”, nota Balzarolo.

La banca dati rappresenta un’ampia collaborazione internazionale e deriva da una lunga collaborazione con il Prof. Matteo Campioli e colleghi dell’Università di Anversa in Belgio. “Il nuovo modello per la NPP nel progetto CONCERTO si baserà crucialmente su questa banca dati”, dice Balzarolo.

“Siamo particolarmente soddisfatti di questa pubblicazione e banca dati, perché è un riconoscimento importante del lavoro non solo dei giovani ricercatori di oggi, come l’autrice principale Marie Rodal, ma anche degli sforzi di migliaia di scienziati sperimentali che, dagli anni ’70, hanno condotto misurazioni NPP sul campo. Senza il loro lavoro, la costruzione della banca dati non sarebbe stata possibile, mentre allo stesso tempo la banca dati valorizza enormemente i loro vecchi dati”, dice Campioli.

Fornendo misurazioni di produttività standardizzate e di alta qualità attraverso i principali ecosistemi della Terra, questa banca dati supporterà proiezioni climatiche più accurate, migliorerà le strategie di gestione degli ecosistemi e informerà politiche ambientali basate su evidenze per affrontare la crisi climatica globale.

Maggiori informazioni:

Rodal, M., Luyssaert, S., Balzarolo, M. et al. A global database of net primary production of terrestrial ecosystems. Sci Data 12, 1534 (2025). https://doi.org/10.1038/s41597-025-05773-4

Rodal, Marie; Luyssaert, Sebastiaan; Balzarolo, Manuela; Campioli, Matteo (2025). A global database of net primary production of terrestrial ecosystems. figshare. Dataset. https://doi.org/10.6084/m9.figshare.29085488.v1