This research aimed to study landscape dynamics along the Italian peninsula, due to land use/cover shifts and recent wildfires, within the contest of climate change. Land use changes were mainly focused on the mountain areas along the whole Apennines range, whereas the landscape effects of two recent and extreme fire seasons were assessed along the Italian peninsula and the two major islands (Sardinia and Sicily). Firstly, we considered a meta-analysis an appropriate and preliminary tool for summarizing general patterns and heterogeneous findings from several case-studies over a large geographic area, since land-use science usually adopts the case-study approach to investigate landscape changes. Out of 51 published articles and different databases that referred to 57 case-studies, we explored heterogeneous data sets and standardized the processing methods to obtain a new set of homogeneous data for a comparative landscape change analysis. Secondly, we used a replicate landscape approach and a systematic sampling design for quantifying changes at regional scale. We selected 10 representative sites located along the Apennines and investigated land-cover changes and landscape configurational shifts comparing different slope aspects (North-East vs South-West slopes) and altitudinal zones (low elevation vs high elevation) and assessing the main drivers of the non-forest/forest dynamics. Recent changes of land use/cover and climate in the Mediterranean basin altered historical fire regimes and led to an increase of the frequency, area and severity of wildfires. In the last chapter, we created a dataset of large wildfires (>100 ha) using remote sensing techniques and adopting specific selection criteria in order to study the occurrence, the severity and the landscape effects of two major forest fire seasons (2007 and 2017) in peninsular Italy and Sicily and Sardinia islands. Preliminary results offer a comparative picture of large fire features in dry years which are expected to occur more frequently in a climate change scenario.

Con questa tesi di dottorato sono state studiate le dinamiche di paesaggio dell’Italia peninsulare legate a processi di cambiamento di copertura/uso del suolo e ai recenti incendi, nel contesto del cambiamento climatico in atto. I cambiamenti di uso del suolo sono stati analizzati principalmente nelle aree montane dell’intero arco appenninico, mentre gli effetti sul paesaggio di due recenti e rilevanti stagioni di incendi sono stati analizzati estendendo l’area di studio all’Italia peninsulare e alle due isole maggiori (Sardegna e Sicilia). In primo luogo, abbiamo ritenuto appropriato l’utilizzo di una meta-analisi come strumento preliminare di sintesi di dinamiche eterogenee evidenziate da molteplici casi di studio situati su un’ampia area geografica, poiché la ricerca in materia adotta solitamente un approccio basato sul singolo caso di studio nell’analisi del cambiamento. Dopo aver selezionato 51 articoli pubblicati e 57 relativi casi di studio, abbiamo esaminato i dati e standardizzato la metodologia di trattamento degli stessi per ottenere una nuova serie di dati omogenei per un’analisi comparativa delle dinamiche di paesaggio. Il passo successivo è stato quello di adottare una metodologia standard di campionamento di repliche di paesaggi per quantificare i cambiamenti a scala regionale. Abbiamo selezionato 10 siti rappresentativi lungo l’Appennino e studiato i cambiamenti di copertura e di struttura del mosaico paesaggistico confrontando diverse esposizioni (Nord-est vs Sud-ovest) e fasce altitudinali (bassa vs alta quota) e analizzando i fattori principali che influenzano le dinamiche bosco/non-bosco. I recenti cambiamenti di uso/copertura del suolo e del clima presso tutto il bacino del Mediterraneo hanno stanno alterando il regime storico di incendi e portando all’aumento della loro frequenza, superfice e severità. Nell’ultimo capitolo, abbiamo creato un database di grandi incendi forestali (> 100 ha) attraverso tecniche di telerilevamento e specifici criteri di selezione, al fine di studiare le caratteristiche, la severità e gli effetti sul paesaggio di due rilevanti stagioni di incendi forestali (2007 e 2017) nell’Italia peninsulare e principali isole. I risultati preliminari ottenuti offrono un quadro comparativo delle caratteristiche di grandi incendi di annate particolarmente siccitose, che si stima saranno sempre più frequenti nel contesto del cambiamento climatico in atto.

Land use/cover shifts and wildfires as drivers of mountain forest landscape dynamics in the Apennines (Italy)

MALANDRA, FRANCESCO
2020-03-20

Abstract

Con questa tesi di dottorato sono state studiate le dinamiche di paesaggio dell’Italia peninsulare legate a processi di cambiamento di copertura/uso del suolo e ai recenti incendi, nel contesto del cambiamento climatico in atto. I cambiamenti di uso del suolo sono stati analizzati principalmente nelle aree montane dell’intero arco appenninico, mentre gli effetti sul paesaggio di due recenti e rilevanti stagioni di incendi sono stati analizzati estendendo l’area di studio all’Italia peninsulare e alle due isole maggiori (Sardegna e Sicilia). In primo luogo, abbiamo ritenuto appropriato l’utilizzo di una meta-analisi come strumento preliminare di sintesi di dinamiche eterogenee evidenziate da molteplici casi di studio situati su un’ampia area geografica, poiché la ricerca in materia adotta solitamente un approccio basato sul singolo caso di studio nell’analisi del cambiamento. Dopo aver selezionato 51 articoli pubblicati e 57 relativi casi di studio, abbiamo esaminato i dati e standardizzato la metodologia di trattamento degli stessi per ottenere una nuova serie di dati omogenei per un’analisi comparativa delle dinamiche di paesaggio. Il passo successivo è stato quello di adottare una metodologia standard di campionamento di repliche di paesaggi per quantificare i cambiamenti a scala regionale. Abbiamo selezionato 10 siti rappresentativi lungo l’Appennino e studiato i cambiamenti di copertura e di struttura del mosaico paesaggistico confrontando diverse esposizioni (Nord-est vs Sud-ovest) e fasce altitudinali (bassa vs alta quota) e analizzando i fattori principali che influenzano le dinamiche bosco/non-bosco. I recenti cambiamenti di uso/copertura del suolo e del clima presso tutto il bacino del Mediterraneo hanno stanno alterando il regime storico di incendi e portando all’aumento della loro frequenza, superfice e severità. Nell’ultimo capitolo, abbiamo creato un database di grandi incendi forestali (> 100 ha) attraverso tecniche di telerilevamento e specifici criteri di selezione, al fine di studiare le caratteristiche, la severità e gli effetti sul paesaggio di due rilevanti stagioni di incendi forestali (2007 e 2017) nell’Italia peninsulare e principali isole. I risultati preliminari ottenuti offrono un quadro comparativo delle caratteristiche di grandi incendi di annate particolarmente siccitose, che si stima saranno sempre più frequenti nel contesto del cambiamento climatico in atto.
This research aimed to study landscape dynamics along the Italian peninsula, due to land use/cover shifts and recent wildfires, within the contest of climate change. Land use changes were mainly focused on the mountain areas along the whole Apennines range, whereas the landscape effects of two recent and extreme fire seasons were assessed along the Italian peninsula and the two major islands (Sardinia and Sicily). Firstly, we considered a meta-analysis an appropriate and preliminary tool for summarizing general patterns and heterogeneous findings from several case-studies over a large geographic area, since land-use science usually adopts the case-study approach to investigate landscape changes. Out of 51 published articles and different databases that referred to 57 case-studies, we explored heterogeneous data sets and standardized the processing methods to obtain a new set of homogeneous data for a comparative landscape change analysis. Secondly, we used a replicate landscape approach and a systematic sampling design for quantifying changes at regional scale. We selected 10 representative sites located along the Apennines and investigated land-cover changes and landscape configurational shifts comparing different slope aspects (North-East vs South-West slopes) and altitudinal zones (low elevation vs high elevation) and assessing the main drivers of the non-forest/forest dynamics. Recent changes of land use/cover and climate in the Mediterranean basin altered historical fire regimes and led to an increase of the frequency, area and severity of wildfires. In the last chapter, we created a dataset of large wildfires (>100 ha) using remote sensing techniques and adopting specific selection criteria in order to study the occurrence, the severity and the landscape effects of two major forest fire seasons (2007 and 2017) in peninsular Italy and Sicily and Sardinia islands. Preliminary results offer a comparative picture of large fire features in dry years which are expected to occur more frequently in a climate change scenario.
LULCC; Review; Silvo-pastoral systems; New forests, Cultural landscapes; Cropland abandonment; Land use change; Mountain forest landscape; Landscape mosaic; Reforestation; Apennines; Forest regeneration; Climate change; Drought; Wildfires; Fire severity; Spectral indices
LULCC; Revisione; Sistemi Silvo-Pastorali; Nuove foreste, Paesaggi culturali; Abbandono delle coltivazioni; Cambiamento dell'uso del suolo; Paesaggio forestale di montagna; Mosaico paesaggistico; Rimboschimento; Appennini; Rigenerazione forestale; Cambiamento climatico; Siccità; Incendi boschivi; gravità del fuoco; Indici spettrali
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Tipologia: Tesi di dottorato
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