utilizzo di strumenti gis ed analisi spaziale per lo studio della potenzialità produttiva della...
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Utilizzo di strumenti GIS ed analisi spaziale per lo studio della potenzialità
produttiva della vongola filippina (Tapes philippinarum) nella Sacca di
Goro (Italia)
Simone Vincenzi, Giulio de Leo, Simone Vincenzi, Giulio de Leo,
Dip. Dip. Scienze Ambientali, Università di ParmaScienze Ambientali, Università di Parma
Remigio Rossi, Remigio Rossi,
Dip. BiologiaDip. Biologia, Università di , Università di FerraraFerrara
Graziano CaramoriGraziano Caramori
Ist. Delta di Ecologia Applicata, FerraraIst. Delta di Ecologia Applicata, Ferrara
GIS DayGIS Day
Il problemaIl problema• Premesso che …Premesso che …
– Non tutta l’area lagunare può essere sfruttata Non tutta l’area lagunare può essere sfruttata commercialmentecommercialmente
– Alcune aree della laguna hanno maggiore Alcune aree della laguna hanno maggiore vocazionalità e, quindi, risultano vocazionalità e, quindi, risultano più produttivepiù produttive di di altre …altre …
– esiste un forte potenziale di conflittualità fra i esiste un forte potenziale di conflittualità fra i pescatori in competizione fra loro…pescatori in competizione fra loro…
Come organizzare il regime concessorio Come organizzare il regime concessorio garantendo un’equa ripartizione del raccoltogarantendo un’equa ripartizione del raccolto tra i tra i pescatori?pescatori?
Come identificare i siti con Come identificare i siti con maggiore vocazionalità maggiore vocazionalità per la coltivazione di vongoleper la coltivazione di vongole??
La Metodologia adottata nel presente studioLa Metodologia adottata nel presente studio
b)b) Raccolta di dati relativi ad ogni Raccolta di dati relativi ad ogni parametro in siti significativi della parametro in siti significativi della lagunalaguna
c)c) Interpolazione dei dati puntuali per Interpolazione dei dati puntuali per lo sviluppo di mappe dell’intera lo sviluppo di mappe dell’intera laguna parametro-specifichelaguna parametro-specifiche
E(Yx,y) = (batimetriax,y , salinitàx,y , … )
a)a) Costruzione di un semplice Costruzione di un semplice Indice di Indice di Vocazionalità dell’Habitat (HSI)Vocazionalità dell’Habitat (HSI) per la per la stima della produttività media di stima della produttività media di T. T. philippinarumphilippinarum sulla base di parametri sulla base di parametri sito-specifici (ad es. batimetria, salinità,sito-specifici (ad es. batimetria, salinità,…)…)
d)d) Utilizzo dei dati disponibili come input Utilizzo dei dati disponibili come input del modello per l’identificazione dei del modello per l’identificazione dei siti a maggiore vocazionalitàsiti a maggiore vocazionalità
11°° passaggio: passaggio:
Quali parametri possono influire Quali parametri possono influire sulla raccolta di vongole?sulla raccolta di vongole?
Vocazionalità dell’ habitat come funzione di:Vocazionalità dell’ habitat come funzione di:– Tipo di sedimentoTipo di sedimento– Ossigeno DiscioltoOssigeno Disciolto– SalinitàSalinità– IdrodinamismoIdrodinamismo– Profondità dell’acquaProfondità dell’acqua (Batimetria) (Batimetria)– Clorofilla "a“Clorofilla "a“
Costruzione Costruzione HSIHSI
1) Quali 1) Quali parametriparametri
2) 2) PSSFPSSFpp
3) 3) HSIHSIx,yx,y
4) E(4) E(Prod.Prod.))
•Fonte: letteratura grigia di settoreFonte: letteratura grigia di settore-Barillari et al., 1990. Condizioni ambientali nell’allevamento di -Barillari et al., 1990. Condizioni ambientali nell’allevamento di Tapes Tapes philippinarumphilippinarum. . In: In: Tapes philippinarumTapes philippinarum biologia e sperimentazione. Regione Veneto, E.S.A.V. biologia e sperimentazione. Regione Veneto, E.S.A.V. pp. 183-195pp. 183-195-Paesanti e Pellizzato, 2000. Tapes philippinarum – Manuale sulla vongola verace d’allevamento. Veneto Agricoltura.
22°° passaggio: passaggio:
Definire una Definire una Funzione di Funzione di Vocazionalità dell’HabitatVocazionalità dell’Habitat ( (PSSFPSSFpp) )
per ogni parametroper ogni parametro
• PSSFPSSFp p è una funzione parametro-specifica è una funzione parametro-specifica
che fornisce il grado di vocazionalità sito-che fornisce il grado di vocazionalità sito-specifico dell’habitat (specifico dell’habitat (PSSIPSSIx,yx,y) espresso in una ) espresso in una
scala arbitraria tra 0 e 1, dove..scala arbitraria tra 0 e 1, dove..
0 0 habitat non appropriato per la coltivazione habitat non appropriato per la coltivazione 1 1 habitat con massima vocazionalità habitat con massima vocazionalità
Costruzione Costruzione HSIHSI
1) Quali 1) Quali parametriparametri
2) 2) PSSFPSSFpp
3) 3) HSIHSIx,yx,y
4) E(4) E(Prod.Prod.))
Esempio di Esempio di PSSFPSSF::% di sabbia nel sedimento% di sabbia nel sedimento
Sedimento [% sabbia]
• 0 habitat non vocazionale
• 1 massima vocazionalità
Costruzione Costruzione HSIHSI
1) Quali 1) Quali parametriparametri
2) 2) PSSFPSSFpp
3) 3) HSIHSIx,yx,y
4) E(4) E(Prod.Prod.))
PSSI
Clorofilla “a” (g l -1)Salinità (‰)
Ossigeno disciolto (%)
Batimetria (m)Idrodinamismo (m s-1)
Le altre Le altre PSSFPSSFCostruzione Costruzione HSIHSI
1) Quali 1) Quali parametriparametri
2) 2) PSSFPSSFpp
3) 3) HSIHSIx,yx,y
4) E(4) E(Prod.Prod.))
PS
SI
PS
SI
PS
SI
PS
SI
PS
SI
33°° passaggio: passaggio:
Calcolare l’Calcolare l’Indice di Indice di VocazionalitàVocazionalità dell’Habitatdell’Habitat sito- sito-
specifico (specifico (HSIHSIx,yx,y) come funzione ) come funzione
di tutti i parametridi tutti i parametri
HSIx,y= f(Salinità, Sedimento,…)
Dove i pesiWSalt, WSand, WBat,…
sono stati definiti con riferimento a Barillari et al. 1990
Costruzione Costruzione HSIHSI
1) Quali 1) Quali parametriparametri
2) 2) PSSFPSSFpp
3) 3) HSIHSIx,yx,y
4) E(4) E(Prod.Prod.))
Wsedimento=5 Widrodinamismo=10 Wbatimetria=2
Wsalinità=1 Wossigeno=1 Wclorofilla”a”=1
...
1
... BatSabSalBatSabSal WWWW
BatW
SabW
Sal PSSIPSSIPSSI
44°° passaggio: passaggio:
Associare la produttività attesa Associare la produttività attesa [in [in kg mkg m-2 -2 yy-1-1] a ] a HSIHSI
Costruzione Costruzione HSIHSI
1) Quali 1) Quali parametriparametri
2) 2) PSSFPSSFpp
3) 3) HSIHSIx,yx,y
4) E(4) E(Prod.Prod.))
HSI
E[P
rod
] (k
g m
-2y-1
)
In conclusione al punto (a)…In conclusione al punto (a)…
• Una volta che abbiamo informazioni su: Una volta che abbiamo informazioni su: – SalinitàSalinità
– Ossigeno DiscioltoOssigeno Disciolto
– Tipo di sedimentoTipo di sedimento
– IdrodinamismoIdrodinamismo
– ……
per un sito all’interno della laguna, per un sito all’interno della laguna,
• possiamo ottenere una stima indicativa della possiamo ottenere una stima indicativa della produttività potenziale [in produttività potenziale [in kg mkg m-2 -2 yy-1-1] del sito ] del sito indagato indagato
Costruzione Costruzione HSIHSI
1) Quali 1) Quali parametriparametri
2) 2) PSSFPSSFpp
3) 3) HSIHSIx,yx,y
4) E(4) E(Prod.Prod.))
Identificazione dei siti produttivi per la Identificazione dei siti produttivi per la coltivazione di vongolecoltivazione di vongole
b)b) Raccolta di dati relativi ad ogni Raccolta di dati relativi ad ogni parametro in siti significativi della parametro in siti significativi della lagunalaguna
c)c) Interpolazione dei dati puntuali per Interpolazione dei dati puntuali per lo sviluppo di mappe dell’intera lo sviluppo di mappe dell’intera laguna parametro-specifichelaguna parametro-specifiche
E(Yx,y) = (batimetriax,y , salinitàx,y , … )
a)a) Sviluppo di un semplice Sviluppo di un semplice Indice di Indice di Vocazionalità dell’Habitat (HSI)Vocazionalità dell’Habitat (HSI) per la per la stima della produttività media di stima della produttività media di T. T. philippinarumphilippinarum sulla base di parametri sulla base di parametri sito-specifici (ad es. batimetria, sito-specifici (ad es. batimetria, salinità,…)salinità,…)
d)d) Utilizzo dei dati disponibili per Utilizzo dei dati disponibili per l’identificazione dei siti a maggiore l’identificazione dei siti a maggiore vocazionalitàvocazionalità
b) Campionamentib) Campionamenti
• I parametri biogeochimici ed idrodinamici sono I parametri biogeochimici ed idrodinamici sono stati campionati in almeno 15 siti differenti stati campionati in almeno 15 siti differenti all’interno della lagunaall’interno della laguna
• Per i parametri con fluttuazioni stagionali (salinità, Per i parametri con fluttuazioni stagionali (salinità, clorofilla “a”, ossigeno disciolto) I cicli di clorofilla “a”, ossigeno disciolto) I cicli di campionamento sono stati ripetuti 4 volte in un campionamento sono stati ripetuti 4 volte in un anno:anno:– Primavera, Estate, Autunno, InvernoPrimavera, Estate, Autunno, Inverno
• L’ idrodinamismo è stato stimato in 4 condizioni di L’ idrodinamismo è stato stimato in 4 condizioni di marea:marea:– Bassa marea, alta marea, marea intermedia Bassa marea, alta marea, marea intermedia
decrescente, marea intermedia crescentedecrescente, marea intermedia crescente
Identificazione dei siti produttivi per la Identificazione dei siti produttivi per la coltivazione di vongolecoltivazione di vongole
b)b) Raccolta di dati relativi ad ogni Raccolta di dati relativi ad ogni parametro in siti significativi della parametro in siti significativi della lagunalaguna
c)c) Interpolazione dei dati puntuali per Interpolazione dei dati puntuali per lo sviluppo di mappe dell’intera lo sviluppo di mappe dell’intera laguna parametro-specifichelaguna parametro-specifiche
E(Yx,y) = (batimetriax,y , salinitàx,y , … )
a)a) Sviluppo un semplice Sviluppo un semplice Indice di Indice di Vocazionalità dell’Habitat (HSI)Vocazionalità dell’Habitat (HSI) per la per la stima della produttività media di stima della produttività media di T. T. philippinarumphilippinarum sulla base di parametri sulla base di parametri sito-specifici (ad es. batimetria, salinità,sito-specifici (ad es. batimetria, salinità,…)…)
d)d) Utilizzo dei dati disponibili per Utilizzo dei dati disponibili per l’identificazione dei siti a maggiore l’identificazione dei siti a maggiore vocazionalitàvocazionalità
Mappe GISMappe GIS
• Dati puntuali interpolati con algoritmo Dati puntuali interpolati con algoritmo nearest neighbour nearest neighbour su griglia 100 x 88 su griglia 100 x 88 (celle di 1 ha)(celle di 1 ha)
• Mappe utilizzate dalla Provincia di Mappe utilizzate dalla Provincia di FerraraFerrara
BatimetriaBatimetria
Salinità Salinità (primavera)(primavera) OD (estate)OD (estate)
% Sabbia nel % Sabbia nel SedimentoSedimento
Identificazione dei siti produttivi per la Identificazione dei siti produttivi per la coltivazione di vongolecoltivazione di vongole
b)b) Raccolta di dati relativi ad ogni Raccolta di dati relativi ad ogni parametro in siti significativi della parametro in siti significativi della lagunalaguna
c)c) Interpolazione dei dati puntuali per Interpolazione dei dati puntuali per lo sviluppo di mappe dell’intera lo sviluppo di mappe dell’intera laguna parametro-specifichelaguna parametro-specifiche
E(Yx,y) = (batimetriax,y , salinitàx,y , … )
a)a) Sviluppo un semplice Sviluppo un semplice Indice di Indice di Vocazionalità dell’Habitat (HSI)Vocazionalità dell’Habitat (HSI) per la per la stima della produttività media di stima della produttività media di T. T. philippinarumphilippinarum sulla base di parametri sulla base di parametri sito-specifici (ad es. batimetria, salinità,sito-specifici (ad es. batimetria, salinità,…)…)
d)d) Utilizzo dei dati disponibili per Utilizzo dei dati disponibili per l’identificazione dei siti a maggiore l’identificazione dei siti a maggiore vocazionalitàvocazionalità
Costruire laCostruire la Mappa di Vocazionalità dell’HabitatMappa di Vocazionalità dell’Habitat
per ogni parametroper ogni parametro
SalinitàSalinità
PSSFSal
SaltQua
.
Applicazione Applicazione del modellodel modello
1) 1) PSSFPSSF mapmap
2) 2) HSI mapHSI map
3) 3) E(Prod) E(Prod) mapmap
4) Siti 4) Siti
vocazionalivocazionali
5) Statistiche5) Statistiche
Applicazione Applicazione del modellodel modello
1) 1) PSSFPSSF map map
2) 2) HSI mapHSI map
3) 3) E(Prod) E(Prod) mapmap
4) Siti 4) Siti
vocazionalivocazionali
5) Statistiche5) Statistiche
Costruire la Costruire la Mappa HSIMappa HSIcalcolandocalcolando lala media geometrica pesata media geometrica pesata
delle 6 delle 6 PSSFPSSFpp
BatiQua
SaltQua
.
BatiQua
ClorQua
.
4) Calcolo vocazionalità complessiva
SediQua
IdroQua
OxyQua
VocMap
Mappa HSI dell’area lagunare
...
1
, ... SabSalSabSal WWW
SabW
Salyx PSSIPSSIHSI
Associare la Associare la Produttività Produttività AttesaAttesa alla alla Mappa di Mappa di
VocazionalitàVocazionalità dell’Habitatdell’Habitat
Mappa HSIMappa HSI
VocMapMappa di Prod.Attesa (in kg mMappa di Prod.Attesa (in kg m-2 -2 yy-1-1))
Applicazione Applicazione del modellodel modello
1) 1) PSSFPSSF map map
2) 2) HSI mapHSI map
3) 3) E(Prod) E(Prod) mapmap
4) Siti 4) Siti
vocazionalivocazionali
5) Statistiche5) Statistiche
0 0.1
( ) 6.25 0.625 0.1 0.9
5 0.9
se HSI
E Y HSI se HSI
se HSI
.5
Identificare le Identificare le Aree VocazionaliAree VocazionaliApplicazione Applicazione del modellodel modello
1) 1) PSSFPSSF map map
2) 2) HSI mapHSI map
3) 3) E(Prod) E(Prod) mapmap
4) Siti 4) Siti
vocazionalivocazionali
5) Statistiche5) Statistiche
Total Yield () 25,748 ton y-1
Commercial area (ha) 1,345 ha
Mean Yield (kg m-2) 2 kg m-
Commercial area (ha) per Yield Class
(central value in kg m-2 ) ha
0 < 0.25 < 0.5 42
0.5 < 1 < 1.5 401
1.5 < 2 < 2.5 640
2.5 < 3 < 3.5 196
3.5 < 4 < 4.5 44
4.5 < 5 < 5.5 22
2
Ricavare Ricavare indici vari di indici vari di Produttività Produttività AttesaAttesa e sulle e sulle Aree Aree VocazionaliVocazionali
Expected Yield (kg m-2)
Com
mer
cial
are
a (h
a)
Applicazione Applicazione del modellodel modello
1) 1) PSSFPSSF map map
2) 2) HSI mapHSI map
3) 3) E(Prod) E(Prod) mapmap
4) Siti 4) Siti
vocazionalivocazionali
5) Statistiche5) Statistiche
Accuratezza del Modello Accuratezza del Modello HSIHSI
Sito 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Osservato[kg m-2]
1.4 4.1 4.1 1.4 2.8 4.1 2.8 1.4 1.4 4.1
Atteso[kg m-2]
2.8 4.9 4.1 1.4 0.7 2.8 2.7 1.4 1.4 4.1
+20% 50-150%
Stima accurata
Problema:Problema:Come varia la stima di produttività Come varia la stima di produttività
al variare dei pesi al variare dei pesi WWii?? I pesi determinati da Barillari et al., pur corroborati dalle
analisi condotte da Melià et al. (2004), non sono stati determinati attraverso una rigorosa procedura di calibrazione.
Analisi di sensitività dei risultati rispetto a variazioni dei pesi (Wsal, Wbati…)
Wsedimento=5 Widrodinamismo=10 Wbatimetria=2
Wsalinità=1 Wossigeno=1 Wclorofilla”a”=1
...
1
, ... SabSalSabSal WWW
SabW
Salyx PSSIPSSIHSI
(1)(1) Per ognuno dei pesi Per ognuno dei pesi WWi i abbiamo definito un intervallo di abbiamo definito un intervallo di
variazione [variazione [WWminmin, W, Wmaxmax] ed una funzione di distribuzione di ] ed una funzione di distribuzione di
probabilità di tipo probabilità di tipo beta[a,b]beta[a,b]
(2)(2) Abbiamo estratto un valore casuale dalla funzione Abbiamo estratto un valore casuale dalla funzione beta[a,b]beta[a,b] di di ogni pesoogni peso
(3)(3) I pesi così ottenuti sono stati utilizzati per generare una nuova I pesi così ottenuti sono stati utilizzati per generare una nuova mappa di vocazionalità e produttività potenzialemappa di vocazionalità e produttività potenziale
(4)(4) Abbiamo ripetuto le operazioni ( Abbiamo ripetuto le operazioni (2)2) e ( e (3)3) 10001000 volte volte
(5)(5) Infine, abbiamo utilizzato le 1000 repliche per calcolare Infine, abbiamo utilizzato le 1000 repliche per calcolare statistiche puntuali, in termini di statistiche puntuali, in termini di mediamedia, , deviazione standarddeviazione standard e e Coefficiente di VariazioneCoefficiente di Variazione
Metodo:Metodo: Analisi Monte Carlo Analisi Monte Carlo
RisultatiRisultati
Dall’80 al 90% dei CV della produttività sito-specifica risultano inferiori al 20%
Le aree caratterizzate da CV superiori al 20% sono situate in aree della laguna con produttività molto bassa (0.5 kg m-2), ovvero in aree marginali scarsamente coltivate
2.2. Ri-stimare l’Ri-stimare l’HSI HSI su un appropriato set di dati su un appropriato set di dati utilizzando rigorose tecniche statisticheutilizzando rigorose tecniche statistiche
– Eliminare le informazioni non-importanti o ridondantiEliminare le informazioni non-importanti o ridondanti• L’IdrodinamismoL’Idrodinamismo è altamente correlato al è altamente correlato al Tipo diTipo di SedimentoSedimento??• LaLa Clorofilla “a” Clorofilla “a” potrebbe non essere un fattore limitante a Goropotrebbe non essere un fattore limitante a Goro
– Utilizzo di algoritmi di calibrazione per la stima dei pesi e Utilizzo di algoritmi di calibrazione per la stima dei pesi e tecniche di validazionetecniche di validazione
Sviluppi futuriSviluppi futuri1.1. Riapplicare il Modello di Vocazionalità su un Riapplicare il Modello di Vocazionalità su un
nuovo set di dati relativi alla batimetria e nuovo set di dati relativi alla batimetria e all’idrodinamismo raccolti in anni successivi.all’idrodinamismo raccolti in anni successivi.
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