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Telerilevamento Satellitare

Negli ultimi anni la disponibilità di immagini satellitari disponibili gratuitamente ha permesso lo sviluppo del monitoraggio da remoto di neve e ghiacciai anche al di fuori dell’ambito strettamente accademico. Fin dagli esordi SGL ha dato molta importanza al monitoraggio dell’estensione dell’innevamento residuo sul ghiacciaio a fine estate (indice AAR). La valutazione sul campo è però spesso resa difficoltosa dall’impossibilità di una visione il più possibile nadirale del ghiacciaio, ottenibile soltanto con mezzi aerei. La disponibilità delle immagini satellitari Sentinel-2 con grazie all’alta risoluzione a terra di 20 m ed alla frequenza dei passaggi (ogni due settimane) ha permesso a Paolo Gallo di sviluppare un metodo automatizzato di riconoscimento e delimitazione della neve sul ghiacciaio al termine dell’estate. Tale procedura, sviluppata in ambiente GIS, permette di ottenere con pochi passaggi l’indice Accumulation Area Ratio (AAR) di ogni ghiacciaio visibile (al netto delle nubi) e conseguentemente la quota della Linea di Equilibrio (Equilibrium Line Altitude), ovvero la quota alla quale si spinge la neve dell’inverno precedente a fine estate. Le immagini Sentinel-2, seppur molto meno risolute rispetto ai mosaici ortofotografici, sono utilizzate anche per mantenere aggiornato l’inventario dei ghiacciai lombardi valutandone l’estensione areale.

Delimitazione automatizzata dell’innevamento residuo a fine estate sul ghiacciaio dell’Adamello su base immagini satellitari Sentinel-2 (in giallo)

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Ablatometro Digitale

Nel 2018 Simone Ialongo ha sviluppato un ablatometro automatico basato su un sensore a ultrasuoni per studiare più nel dettaglio i tassi di fusione della neve e del ghiaccio nella stagione estiva. Questo strumento costituisce un’evoluzione delle paline ablatometriche classiche, perché permette di registrare in automatico i dati rilevati con frequenza di pochi minuti. Abbinandoli ai dati di una stazione meteorologica (principalmente temperatura, umidità e radiazione solare) è possibile indagare nello specifico il bilancio energetico locale del ghiacciaio e studiarne il comportamento con grande dettaglio. Lo strumento può vantare un costo molto contenuto rispetto ai modelli commerciali disponibili, mantenendo caratteristiche importanti come la compensazione in continuo delle misure al variare della temperatura e il controllo dell’inclinazione dello strumento mano a mano che i pali di supporto emergono dal ghiaccio. L’ablatometro è stato fino ad oggi installato nella stagione estiva nel 2018, 2019 e 2020 sui ghiacciai Campo Nord Paradisin, Adamello-Mandrone e Fellaria-Palù

L’ablatometro digitale installato sul ghiacciaio di Campo Nord- Paradisin nel 2019 (foto R. Scotti)

L’ablazione in mm (in blu) e l’inclinazione dell’ablatometro (in rosso) durante l’estate 2019 sul ghiacciaio dell’Adamello-Mandrone (dati S. Ialongo)

Palina elettronica

Sulla base dell’esperienza accumulata nello sviluppo dell’Ablatometro digitale, Simone Ialongo nel 2020 ha sviluppato uno strumento chiamato “palina elettronica” per una misura dettagliata della fusione glaciale. Come le paline tradizionali, la palina elettronica, una volta infissa all’interno del ghiacciaio per tutta la sua lunghezza, durante l’estate viene via via alla luce a causa della fusione glaciale. A differenza delle paline tradizionali in legno, questa è formata da un tubo trasparente lungo 2 metri dotato di un circuito elettronico al suo interno con 200 sensori che misurano l’intensità della luce distanziati 1 cm uno dall’altro. Misurando l’intensità di luce di ogni sensore ogni ora è così possibile conoscere la velocità con cui il ghiacciaio perde spessore con grande dettaglio. L’intero sistema è compatto e semplice da installare ed i dati vengono scaricati sul posto grazie ad una app su smartphone opportunamente sviluppata da Simone. La palina elettronica è stata sperimentata con successo nell’estate del 2020 sulla lingua occidentale del ghiacciaio di Fellaria occidentale. Lo strumento ha visto l’interesse da parte dei ricercatori dell’Istituto per lo studio della neve e delle valanghe SLF di Davos e nell’estate 2021 sarà inserito in un progetto dove verranno testati diversi strumenti recentemente sviluppati per la misura dettagliata della neve e del ghiaccio.

Simone Ialongo recupera la palina elettronica dopo la prima estate di test sul ghiacciaio di Fellaria occidentale (foto R. Porta)

L’ablazione in mm (in blu) durante l’estate 2020 sul ghiacciaio di Fellaria occidentale (dati S. Ialongo)

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Time-lapse Camera

La tecnica

Le immagini da terra con la tecnica del time-lapse vengono usate in ambito glaciologico per misurare le velocità di flusso, per estrapolare dati di albedo della neve e del ghiaccio, per supportare studi sul bilancio energetico e di massa oltre che per studiare eventi particolari come i surge glaciali ed il fenomeno del calving. I filmati dove le immagini in sequenza vengono mostrate in modo particolarmente accelerato sono degli strumenti eccezionali per rendere visibile ciò che non lo è all’occhio umano. La fusione del ghiaccio così come il suo flusso nel sistema ghiacciaio sono due fenomeni che per essere resi visibili chiaramente necessitano di questa particolare tecnica.

Mappa con la localizzazione delle fotocamere time-lapse della rete SGL

La storia

Ispirato dal pionieristico progetto “Extreme Ice Survey” del fotografo James Balog, dal 2014 Riccardo Scotti ha pensato di sviluppare una rete di fotocamere time-lapse SGL dedicate al monitoraggio glaciale per avere a disposizione un mezzo visuale di grande impatto per motivi educativi e di comunicazione degli effetti del cambiamento climatico. Inizialmente, visti i costi proibitivi della strumentazione professionale per un’associazione di volontariato come SGL, è stato sviluppato un sistema di ripresa fai-da-te basato su una fotocamera reflex alimentata da una batteria al litio a ricarica solare. Dopo 4 anni di tentativi, fallimenti, sperimentazioni e test la prima camera è stata installata fra il 15 e il 16 luglio 2017 al ghiacciaio di Fellaria. Visti i primi incoraggianti risultati la rete dal quel momento si è ampliata a 13 fotocamere che riprendono 6 ghiacciai in 5 diversi settori montuosi (aggiornato al 2021). Dal primo prototipo, tuttora attivo ed in funzione al Fellaria, sono state utilizzati diversi tipi di fotocamera compresi sistemi professionali. In particolare dal 2019 il progetto è stato supportato, per la zona del ghiacciaio di Fellaria dal progetto Interreg B-ICE e contestualmente è stata avviata una partnership con l’azienda ENLAPS per l’utilizzo e la sperimentazione delle fotocamere time-lapse panoramiche Tikee, oggi installate in diversi punti ai ghiacciai di Fellaria e dell’Adamello.

Installazione delle due time-lapse camera ai 3549 m della Cima dei Sassi Rossi (Altipiano di Fellaria) a cura di D. Colombarolli, R. Porta, F. Fazzini e M. Ruffoni (28 giugno 2020, foto R. Scotti)

La complessa elaborazione delle immagini

Le fotocamere installate permanentemente, così come quelle che vengono installate solo nei mesi estivi, raccolgono migliaia di immagini ogni anno (il campionamento varia fra 10 e 45 minuti). Le sequenze vengono successivamente filtrate manualmente per eliminare le foto con nuvole, goccioline, ombre troppo dure e condensa. Successivamente una serie di elaborazioni dei file grezzi viene applicata con diversi software per ottenere una sequenza il più possibile fluida e godibile visivamente. Il livello di “velocizzazione” finale dipende dal fine ultimo del filmato, meno velocizzati se l’intento è quello di analizzare gli eventi meteorologici, più veloce se si vuol mettere in luce la fusione o il movimento del ghiacciaio. In alcuni casi si arriva a comprimere più anni di immagini in pochissimi secondi.