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CONVENZIONE

REGIONE LAZIO

DIREZIONE REGIONALE AMBIENTE E COOPERAZIONE TRA I POPOLI

LA SAPIENZA UNIVERSITA’ DI ROMA DIPARTIMENTO DI BIOLOGIA ANIMALE E DELL’UOMO

RILIEVO E CARATTERIZZAZIONE DELLE PRATERIE DI POSIDONIA ANTISTANTI LE COSTE DELLA REGIONE

LAZIO E DEI PRINCIPALI POPOLAMENTI MARINI COSTIERI PER LA REALIZZAZIONE DI UNA CARTOGRAFIA

DEI FONDALI DELLA REGIONE LAZIO E LA PREDISPOSIZIONE DI UN ATLANTE DEGLI HABITAT

MARINI

RAPPORTO II FASE VERSIONE PROVVISORIA

GIUGNO 2009

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RILIEVO E CARATTERIZZAZIONE DELLE PRATERIE DI POSIDONIA ANTISTANTI LE COSTE DELLA REGIONE

LAZIO E DEI PRINCIPALI POPOLAMENTI MARINI COSTIERI PER LA REALIZZAZIONE DI UNA CARTOGRAFIA

DEI FONDALI DELLA REGIONE LAZIO E LA PREDISPOSIZIONE DI UN ATLANTE DEGLI

HABITAT MARINI

Responsabile Scientifico

Prof. Domenico ARDIZZONE

Collaboratori

Dr. Andrea BELLUSCIO Dr. Piero BARANI

Dr. Alessandro CRISCOLI

RAPPORTO II FASE

VERSIONE PROVVISORIA

GIUGNO 2009

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1. Introduzione

La presente relazione riporta i risultati provvisori della seconda Fase, ancora non conclusa,

della Convenzione tra la Regione Lazio e il Dipartimento di Biologia Animale e

dell’Uomo dell’Università di Roma “La Sapienza” dal titolo “Rilievo e caratterizzazione

delle praterie di Posidonia antistanti alle coste della Regione Lazio e dei principali

popolamenti marini costieri per la realizzazione di una Cartografia dei fondali marini

costieri della Regione Lazio e la predisposizione di un Atlante degli Habitat Marini”.

Il progetto si propone il completamento della cartografia delle praterie di Posidonia

oceanica presenti lungo la piattaforma laziale, con la definizione della loro estensione,

margine superiore ed inferiore e stato di salute (copertura, presenza di matte morta, ecc.).

Inoltre, a seguito di questa indagine, saranno ridefiniti i confini dei Siti di Importanza

Comunitaria (SIC) marini del Lazio. Questo permetterà un aggiornamento dello stato di

conservazione di tali habitat e la mappatura e caratterizzazione di eventuali aree

attualmente non incluse nei SIC.

La prima fase della Convenzione prevedeva lo svolgimento delle seguenti attività:

- Acquisizione delle informazioni disponibili sulle praterie di Posidonia del Lazio;

- Acquisizione delle informazioni su altre Cartografie od Atlanti prodotti nell’ambito di

interesse;

- Analisi delle foto aeree disponibili per acquisire il dettaglio della zona costiera;

- Preparazione delle carte di base, delle attrezzature, sopralluoghi sui luoghi di indagine;

- Preparazione del disegno di campionamento.

La seconda Fase, oggetto di questa relazione, prevedeva la realizzazione dei rilievi Side

Scan Sonar in tutta l’area di studio. Date le cattive condizioni meteo marine dei primi mesi

dell’anno, il lavoro di rilievo è iniziato in ritardo ed è tutt’ora in corso. Questa relazione si

riferisce quindi solamente ai primi risultati provvisori.

I dati cartografici raccolti durante la Fase I del progetto e quelli che man mano si rendono

disponibili dalla Fase II sono stati inseriti nel sistema GIS in implementazione presso il

nostro Dipartimento.

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2. Aree di indagine

Oggetto di studio sono tutte le aree della piattaforma continentale laziale dove sono

presenti Praterie di Posidonia, corrispondenti ai seguenti Siti di Interesse Comunitario:

IT6000001 SIC Fondali tra le foci dei Fiumi Chiarone e Fiora IT6000002 SIC Fondali antistanti Punta Morelle IT6000005 SIC Fondali tra Punta S. Agostino e Punta Mattonara IT6000006 SIC Fondali tra Punta del Pecoraro e Capo Linaro IT6000007 SIC Fondali antistanti S. Marinella IT6000008 SIC Secche di Macchiatonda IT6000009 SIC Secche di Torre Flavia IT6000011 SIC Fondali tra Torre Astura e Capo Portiere IT6000012 SIC Fondali tra Capo Portiere e Lago di Caprolace IT6000015 SIC Fondali circostanti l'Isola di Palmarola IT6000016 SIC Fondali circostanti l'Isola di Ponza IT6000017 SIC Fondali circostanti l'Isola di Zannone

Dalle indagini sono escluse le praterie del Lazio meridionale, quelle cioè comprese tra

Sperlonga e il Circeo, per le quali sono disponibili dati aggiornati al 2006 e quelle delle

isole di Ventotene e S. Stefano, oggetto di uno specifico studio effettuato nel 2006.

Analogamente, in quanto inserita nell’AMP “Secca di Torpaterno”, è esclusa da specifiche

attività di rilievo la prateria di questo sito.

3. Le metodologie del lavoro sul campo

La metodica impiegata nell’ambito di questa Convenzione é quella messa a punto da

oramai diversi anni per questo tipo di mappatura (Ardizzone, 1992; Ardizzone e Belluscio,

1993, 1995, 1996a, 1996b; Ardizzone et al., 2003, 2006; Bianchi et al. 2003; Buia et al.

2003; Diviacco e Coppo, 2006; Somaschini et al., 1998) e prevede l’utilizzo integrato di

più tecniche. I diversi metodi hanno, infatti, un diverso significato secondo l’ambiente da

esplorare e della scala di restituzione finale. Se la fascia più costiera fino ad una decina di

metri di profondità può essere ad esempio ben descritta utilizzando la tecnica

aerofotogrammetrica, profondità maggiori devono essere esplorate con sonar a scansione

laterale. Inoltre, per aree in cui si richiede un maggior dettaglio, è necessario utilizzare

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telecamere subacquee, trainate o a controllo remoto (ROV, Remotely Operated Vehicle)

e/o ricercatori subacquei.

In dettaglio, il completamento della cartografia in scala 1:25.000 (con dettaglio di rilievo al

10:000) delle praterie di Posidonia presenti lungo la piattaforma continentale laziale viene

effettuato in una prima fase con analisi di fotografie aeree esistenti e indagini con Side

Scan Sonar per definire con esattezza estensioni e confini delle praterie.

3.1 Il Side Scan Sonar

Il Side Scan Sonar o Sonar a Scansione Laterale è uno strumento acustico che viene

normalmente impiegato per caratterizzare la morfologia e la tipologia dei fondali. Esso

acquisisce “immagini sonar” dal fondo del mare, paragonabili alle foto aeree terrestri,

investigando rapidamente ampie porzioni di mare.

Il dispositivo sonar comprende due trasduttori, uno trasmettitore e uno ricevitore. Il

dispositivo trasmettitore (pesce) viene trainato da un’imbarcazione appoggio a velocità

comprese tra 2 e 8 nodi e ad altezze dal fondo pari al 20-40% del battente d’acqua. Durante

la navigazione il trasmettitore del sonar emette onde acustiche di elevata frequenza su due

fasci laterali che nell’insieme generano un ventaglio di onde molto ampio nel piano

trasversale alla rotta (Fig. 1). L’impulso acustico si propaga nell’acqua e incide sul fondale

generando onde riflesse e diffratte. Di queste, generalmente solo le ultime, denominate

backscatter, ritornano al dispositivo sonar ricevente dove vengono registrate. La

giustapposizione dei dati relativi a ciascun ciclo di emissione/ricezione crea delle

“immagini sonar” in cui le variazioni di backscatter vengono rappresentate con differenti

toni di grigio dai pixel costituenti l’immagine. L’immagine sonar (sonogramma) si

presenta quindi composta da una infinità di micro-punti in “scala di grigi”, dove le tonalità

più chiare indicano i tratti di fondo più omogenei e pianeggianti, mentre i toni più scuri

indicano le riflessioni più marcate che si creano in presenza di morfologie che sporgono

dal fondale (come porzioni rocciose, presenza di fanerogame marine, oggetti vari) od

ondulazioni del fondale stesso (fig. 1). Ad ogni sonogramma sono associate le

informazioni relative alla loro posizione spaziale (georeferenziazione)

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Fig. 1 – schema di funzionamento del Side Scan Sonar (Sonar a Scansione Laterale)

L’immagine tipica di un tracciato Side Scan Sonar è costituita nella parte centrale da una

zona non rilevata (slant-range) dal trasduttore perché posta immediatamente al di sotto

della rotta seguita dal veicolo. Il rilievo viene effettuato lungo linee di navigazione

generalmente parallele tra loro. Ciascuna linea di navigazione consente di indagare un

corridoio di fondale di larghezza variabile tra 50 e 1000 metri a seconda della risoluzione

richiesta e della profondità dell'acqua. I sonogrammi (georeferenziati) ottenuti da ciascuna

linea di navigazione vengono poi uniti tra di loro tramite il processo di mosaica tura (fig. 2)

fino a formare l’immagine bidimensionale dell’intera area di studio (fig.. 3).

Fig. 3 – Il passaggio dalla singola immagine alla strisciata e il montaggio delle singole strisciate a

formare il foto mosaico georeferenziato.

Sonogramma del fondo marino

Sonogramma elaboratoSonogrammi in formato geotiff Sovrapposizione dei singoli

sonogrammi

Realizzazione del fotomosaico SSS

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Uno strumento Side Scan Sonar si compone di una unità di controllo e gestione posta sul

mezzo navale e di un veicolo subacqueo, trainato mediante cavo armato al seguito del

mezzo, contenente i sistemi per l’emissione e la ricezione dei segnali sonar. L’unità di

controllo si compone di una consolle con video dotata di processore per la gestione dello

strumento e l’acquisizione ed elaborazione dei dati.

Il veicolo subacqueo ospita invece i trasduttori per l’emissione dei segnali acustici ed i

sensori per l’acquisizione dei segnali riflessi dal fondale. Le frequenze operative e

l’ampiezza del cono di emissione variano nei diversi tipi di strumenti presenti sul mercato,

ma indicativamente, i Side Scan Sonar lavorano a frequenze comprese tra 50 e 1.000 kHz

con ampiezze del cono di 45 – 60°.

Il Side Scan Sonar viene utilizzata per diversi scopi. È possibile identificare le varie

litologie presenti sul fondale marino (sabbie, ghiaia, roccia, fango), individuare la presenza

di fanerogame marine (Posidonia oceanica, Cymodocea nodosa, ecc.), oppure può essere

utilizzato anche per la ricerca di oggetti dispersi sul fondale (relitti).

Per lo studio delle fanerogame marine le immagini ottenute, sono in grado di indicare la

distribuzione e l’abbondanza (in termini di densità di ricoprimento) delle piante presenti

sul fondo, caratterizzate da diverse tonalità di grigio. Il principio è basato sulla diversa

risposta acustica che danno queste formazioni rispetto al fondale privo di vegetazione. In

particolare in presenza di gradini o terrazzi di “matte” si viene a creare un’ombra acustica

che è rilevabile attraverso l’immagine restituita dai sonogrammi. Questa prima distinzione

seguita da una successiva elaborazione delle immagini, consente di individuare le

tipologie, i limiti e la presenza di facies biocenotiche presenti sui fondali marini (fig. 4).

I foto mosaici così ottenuti vengono poi inseriti come layer all’interno del GIS in fase di

implementazione presso il Dipartimento (fig. 5).

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Fig. 4 – Esempio di interpretazione di un foto mosaico ottenuto da Side Scan Sonar

Fig. 5 – Fotomosaico Side Scan Sonar della zona di S. Marinella inserito nel sistema GIS

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3.2 L’imbarcazione

Per l’esecuzione dei rilievi è stata utilizzata la M/B “ BLOOM” di proprietà della

FuturOceano s.n.c. (fig. 6). L’imbarcazione è immatricolata come imbarcazione da lavoro

in uso conto proprio presso la Capitaneria di Porto di ROMA.

E’ dotata di ampi spazi per l’alloggiamento della strumentazione idrografica e di impianto

elettrico dedicato 12/220 V.

Fig. 6 – L’imbarcazione utilizzata per i rilievi Side Scan Sonar

E’ stato utilizzato un DGPS submetrico Fugro con correzione differenziale satellitare

Omnistar. L’effettivo funzionamento del sistema è stato verificato prima del rilievo su un

punto di coordinate note evidenziando scostamenti tra posizione effettiva e posizione

rilevata inferiore agli 0.80 m. Di seguito le specifiche tecniche:

Receiver Frequency 1525Mhz to

1559 Mhz

Data Rates 600 - 38,400

Velocity <515 m/s Output Message NMEA 0183 version

2,3

Acceleration <4 g Power supply 10 -32 VDC

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3.3 Side Scan Sonar E’ stato utilizzato un Side Scan Sonar EDGETECH 4125P (fig. 7). Di seguito le specifiche

tecniche:

Fig. 7 - Lo strumento per i rilievi side Scan Sonar. Sono visibili il pesce – trasduttore, il cavo di

traino e l’unità di superficie.

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3.4 Software di navigazione ed acquisizione dati

Allo scopo di garantire la corretta navigazione e la conseguente acquisizione dei dati sulle

rotte precedentemente stabilite ed allo scopo di assicurare una copertura totale dell’area

rilevata, il software di navigazione HYPACK è stato interfacciato al software di gestione

ed acquisizione dati EDGETECH DISCOVER.

3.5 Software elaborazione dati

Il software CODA GEOSURVEY è stato utilizzato per garantire una mosaicatura ottimale

dei dati acquisiti, che tenesse conto anche di tutte le misurazioni effettuate in fase di

acquisizione.

3.6 Esecuzione dei rilievi

Il rilievo è stato eseguito utilizzando la frequenza nominale di 400 Khz ed un range

operativo di 100 m per canale. Sono state percorse rotte il più possibile parallele tra loro ad

una velocità media di 3 nodi, con equidistanza di 150 m (fig. 8), garantendo una

sovrapposizione tra le linee del 50%. Il layback è stato costantemente monitorato

attraverso la misurazione della lunghezza del cavo di traino.

Fig. 8 – Esempio di rotte per i rilievi Side Scan Sonar nella zona di Ladispoli

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3.7 Processing

I dati acquisiti sono stati trattati allo scopo di garantire la migliore interpretazione possibile

delle risposte acustiche permettendo la migliore definizione delle praterie di Posidonia,

della matte morta, dei substrati rocciosi (figg. 9 e 10). La restituzione delle immagini è

stata eseguita con una risoluzione di 3 px/metro.

Fig. 9 – Esempi di restituzione Side Scan Sonar che illustrano la precisione del rilievo ed il

dettaglio ottenuto.

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Fig. 10 – Esempio del dettaglio disponibile dalla restituzione Side Scan Sonar. Le linee sul fondo

sono segni lasciati dai divergenti delle reti a strascico.

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4 Stato di avanzamento dei lavori

Alla data del 30 giugno 2009 risultano completate al 90 % la macroarea 1 e al 100 % la

macroarea 2 (fig. 11). Sono in corso di rilievo le indagini all’interno della macroarea 4

(isole pontine) e a seguire saranno avviati i rilievi all’interno della macroarea 3. Le parti

mancanti all’interno della macroarea 1 si riferiscono alle zone antistanti ai poligoni

militati, per le quali i rilievi saranno completati nel mese di agosto, quando le attività di

tiro saranno sospese.

Le linee di rilievo percorse e le superfici esplorate sono di seguito riportate (per le

macroaree 1 e 2 sono dati reali, per le 3 e 4 sono dati stimati):

MACROAREA 1 (completata al 90%) kmq km lineari Punta Mattonara e Focea Marta nord 8.7 77 Punta Mattonara e Focea Marta sud 4.6 43 Foce Marta e Torrente Arrone 14.6 115 Torrente Arrone e Fiume Fiora 12.4 108 Fiume Fiora e limite regionale 19.2 160

MACROAREA 2 (completata al 100%) kmq km lineari Secche di Palo 3.8 35 Secche di Torre Flavia 8.9 79 Secche di Macchia Tonda e Capo Linaro 27.5 260 Capo Linaro e Punta Pecoraro 8.4 90

MACROAREA 3

kmq km lineari Torre Astura – Capo Portiere 8,3 78,4 Capo Portiere – lago Caprolace 19,4 190,7

MACROAREA 4 (completata al 60%)

kmq km lineari Fondali Isola Palmarola 9,3 79,3 Fondali Isole Ponza e Zannone 13,5 105,8

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Fig. 11 – Le 2 macro aree a nord del Tevere con i rilievi fino ad ora completati

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5 Risultati preliminari

Le figure 12 e 13 riportano i fotomosaici finora disponibili rispettivamente della Macroarea

1 e della Macroarea 2.

Fig. 12 – Fotomosaico della zona compresa tra il confine nord della Regione e Civitavecchia

(Macroarea 1)

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Fig. 13 – Fotomosaico della zona compresa tra Santa Marinella e Ladispoli (Macroarea 2)

In alcune di queste aree iniziati anche i rilievi mediante videocamere subacquee e

immersioni subacquee per la definizione delle tipologie rilevate dal Side Scan Sonar (Fase

III del Progetto).

I dati sono rappresentati nella proiezione piana Trasversa di Mercatore nel sistema

WGS84.

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6. Il sistema GIS

I dati cartografici raccolti durante la prima fase del lavoro sono stati inseriti nel sistema

GIS in corso di implementazione presso il Dipartimento di Biologia Animale e dell’Uomo.

Il GIS (Geographic Information Systems) è considerato uno degli strumenti più potenti tra

le tecnologie dell’informazione, perché permette di integrare la conoscenza da più sorgenti

e di creare un ambiente trasversale di analisi.

I GIS uniscono a un potente ambiente di visualizzazione la struttura analitica e di

modellazione che ha le proprie radici nelle scienze della geografia.

Per supportare questa impostazione, i GIS devono potere essere visti secondo tre modalità

diverse:

1. L’approccio dei geodati (cioè dati geografici): un GIS è un database spaziale, ossia un

database contenente dataset che rappresentano l’informazione geografica in termini di

modello di dati generico, e consente la gestione di elementi vettoriali, immagini raster,

attributi, topologie, reti e così via;

2. L’approccio geovisualizzazione: un GIS consente di costruire rappresentazioni

geografiche complete e complesse (mappe) in cui vengono visualizzati gli elementi

geografici e le loro relazioni spaziali con la superficie terrestre. Si possono costruire viste

sul sistema informativo attraverso interrogazioni, analisi ed editing dell’informazione

geografica. Ogni GIS ha un insieme di applicazioni cartografiche bidimensionali (2D) e

tridimensionali (3D) che forniscono gli strumenti per potere interagire con l’informazione

geografica utilizzando questi differenti approcci.

3. L’approccio geoprocessing: un GIS è un insieme di strumenti operativi per l’analisi

geografica e l’elaborazione dell’informazione. Le funzioni di geoprocessing, a partire da

dataset geografici esistenti, consentono di applicare a essi delle funzioni analitiche e

archiviare i risultati in nuovi dataset. Il geoprocessing permette di programmare le attività e

di automatizzare i flussi di lavoro attraverso l’assemblaggio di sequenze ordinate di

operazioni.

La piattaforma utilizzata per il GIS del Dipartimento è il software ARCGIS della ESRI

Italia. In ARCGIS sono presenti ArcCatalog (il GIS è una collezione di dataset geografici),

ArcMap (il GIS crea ed elabora mappe) e ArcToolbox (il GIS è una collezione di strumenti

per il geoprocessing).

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Il sistema in fase di implementazione parte da un layer (strato) di base che rappresenta la

zona di interesse, con la linea di costa, gli insediamenti urbani, le batimetrie, ecc. sul quale

è possibile sovrapporre layer successivi che rappresentano ognuno informazioni diverse.

Al layer di base possiamo così sovrapporre, per esempio, un secondo layer con i sedimenti

presenti sul fondale, uno con i popolamenti bentonici, ancora uno con le aree protette e

infine quello con i potenziali impatti antropici.

Il GIS attualmente è suddiviso nei seguenti tematismi

Cartografia di base: Linee di coste del 1955, 1990, 1994, 1996, 2002, 2005 (fornite dalla Regione Lazio) Batimetrie (Dipartimento BAU e Regione Lazio) Città e urbano (Regione Lazio) Idrografia e laghi (Dipartimento BAU) Altimetrie (Regione Lazio) Porti e approdi (Regione Lazio) Opere di difesa in mare (Regione Lazio) Acque territoriali (Dipartimento BAU) Linee navigazione (Regione Lazio) Cartografia degli impatti antropici Limite 3 miglia pesca a strascico (Dipartimento BAU) Aree di discarica (Regione Lazio) Aree di sversamento (Regione Lazio) Cavi sottomarini (Regione Lazio) Piattaforme (Regione Lazio) Poligoni militari (Regione Lazio) Divieti vari (Regione Lazio) Linee navigazione (Regione Lazio) Cartografia tematica – Geologia Paleoalvei (Regione Lazio) Sedimentologia (Dipartimento BAU, Dip. Sc. Terra,

Regione Lazio, ICRAM) Tipologia substrato (Dipartimento BAU, Dip. Sc. Terra,

Regione Lazio, ICRAM)

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Cartografia tematica – Biologia Popolamenti bentonici (biocenosi bentoniche) (Dipartimento BAU, ICRAM) Cartografia tematica – Praterie di Posidonia Posidonia Mare del Lazio 1995 (Dipartimento BAU) Posidonia SIDIMAR (Ministero Ambiente – SIDIMAR) Posidonia Regione Lazio 2005-2006 (Dipartimento BAU e Regione Lazio) Posidonia Regione Lazio 2008 in poi (Dipartimento BAU e Regione Lazio) Cartografia tematica - Aree protette Aree Protette (Dip.BAU, Regione Lazio, Min. Ambiente) SIC e ZPS (Dip.BAU, Regione Lazio, Min. Ambiente) Oasi Blu e altro (Dip.BAU, Regione Lazio, Min. Ambiente) Cartografia tematica – Risorse marine Porti pescherecci – marinerie (MIPAF, Dip. BAU) Tipologia flotta per marineria (MIPAF, Dip. BAU) Aree di pesca per marineria (Dipartimento BAU) Aree distribuzione e abbondanza specie ittiche (Dipartimento BAU) Aree di concentrazione dei giovanili di specie ittiche (Dipartimento BAU) Aree di concentrazione dei riproduttori di specie ittiche (Dipartimento BAU) Cave sedimenti (Regione Lazio, ICRAM) Cartografia tematica – Siti d’immersione Siti di immersione di interesse biologico (Dipartimento BAU)

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Di seguito si riportano alcuni output provenienti dal sistema GIS del Dipartimento. Fig. 14 – Cartografia di base (linea di costa, urbano, idrografia e batimetrie) della zona del Circeo

Fig. 15 – Cartografia di base (poligoni di tiro con divieti in mare) della zona di S.Severa

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Fig. 16 – Cartografia tematica (sedimenti) della zona del Circeo

Fig. 17 – Cartografia tematica (praterie di Posidonia oceanica) della zona del Circeo

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Fig. 18 – Cartografia tematica (SIC e Aree protette) del Lazio meridionale Nel sistema GIS vengono inoltre inseriti i dati relativi alle attività di pesca svolte nella

Regione, alla distribuzione e abbondanza delle principali specie ittiche e alla presenza di

aree di reclutamento di giovanili (nursery) o di riproduzione delle stesse (fig. 19 e 20).

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Fig. 19 – Esempio di aree con presenza di giovanili di triglia (Mullus barbatus) lungo le coste laziali

Fig. 20 – Esempio di aree con presenza di giovanili di gambero eosa (Parapenaeus longirostris) lungo le coste laziali

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