Analisi del cambiamento della copertura del suolo e stima dello stock di carbonio nelle foreste ripariali con utilizzo di dati satellitari

Forests play a key role in the global carbon cycle, representing one of the main terrestrial sinks of CO2 due to their ability to fix atmospheric carbon and store it in biomass and soil. In particular, riparian forests constitute ecosystems with high primary productivity, characterized by rapid biomass turnover and strong resilience to disturbances; they contribute significantly to climate change mitigation, as well as performing key ecological functions such as bank stabilization, hydrological regulation and ecological connectivity. This paper analyzes an area of 5,261 ha defined by a 300-m buffer along the Esino River (96 km) in the Marche region. A land cover classification was carried out for the years 2017 and 2024 using the Corine Land Cover first-level classes. The objectives of the project include (1) land cover classification for the two years; (2) quantification of the intervening changes; and (3) estimation of biomass and carbon sinks. The entire procedure is based exclusively on remotely sensed data, with the intention of establishing a replicable workflow that can be transferred to other riverine settings. Classification was conducted using Random Forest algorithm, trained with samples obtained from photointerpretation and spectral indices derived from multispectral satellite data. The resulting maps enabled the extraction of forested areas and subsequent analysis of the dynamics of change. Comparison of the two years allowed quantification of land cover changes over the study period (Urban +17 ha (+2%), Arable -251 ha (-10%), Natural vegetation +49 ha (+3%), Water bodies + 185 ha (+ 53%)). Biomass was estimated using Global Ecosystem Dynamics Investigation (GEDI) data as the reference variables for training a linear regression model, which was then applied to the entire study area and then segmented over the vegetation to obtain continuous maps of Aboveground Biomass Density and related estimates of forest stocked carbon (Estimated total forest biomass 14 4901.8 Mg (92.2 Mg/ha), Estimated forest C-stock 68 103.9 Mg (43.9 Mg/ha)).

Le foreste svolgono un ruolo fondamentale nel ciclo globale del carbonio, rappresentando uno dei principali serbatoi terrestri di CO2 grazie alla loro capacità di fissare carbonio atmosferico e immagazzinarlo nella biomassa e nel suolo. In particolare, le foreste ripariali costituiscono ecosistemi ad alta produttività primaria, caratterizzati da un rapido turnover della biomassa e da una forte resilienza ai disturbi; esse contribuiscono in modo significativo alla mitigazione del cambiamento climatico, oltre a svolgere funzioni ecologiche chiave quali stabilizzazione delle sponde, regolazione idrologica e connettività ecologica. Il presente lavoro analizza un’area di 5.261 ha definita da un buffer di 300 m lungo il fiume Esino (96 km), nelle Marche. È stata effettuata una classificazione della copertura del suolo per gli anni 2017 e 2024 utilizzando le classi di primo livello della Corine Land Cover. Gli obiettivi del progetto includono: (1) la classificazione delle coperture del suolo per le due annate; (2) la quantificazione delle variazioni intercorse; (3) la stima della biomassa e dei serbatoi di carbonio. L’intera procedura si basa esclusivamente su dati telerilevati, con l’intento di definire un workflow replicabile e trasferibile ad altri contesti fluviali. La classificazione è stata condotta mediante algoritmo Random Forest, addestrato con campioni ottenuti da fotointerpretazione e con indici spettrali derivati da dati multispettrali satellitari. Le mappe risultanti hanno consentito l’estrazione delle superfici boscate e la successiva analisi delle dinamiche di cambiamento. Il confronto tra le due annate ha permesso di quantificare le variazioni di copertura del suolo nel periodo di studio (Urbano +17 ha (+2%), Seminativo -251 ha (-10%), Vegetazione naturale +49 ha (+3%), Corpi idrici + 185 ha (+ 53%)). La biomassa è stata stimata utilizzando dati GEDI (Global Ecosystem Dynamics Investigation) come variabili di riferimento per l’addestramento di un modello di regressione lineare, successivamente applicato all’intera area di studio e successivamente segmentato sulla vegetazione per ottenere mappe continue di Aboveground Biomass Density e relative stime del carbonio stoccato in foresta (Biomassa foresta totale stimata 14 4901.8 Mg (92.2 Mg/ha), C-stock forestale stimato 68 103.9 Mg (43,9 Mg/ha)).