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ENVIRONMENTAL SECURITY AND SEASONAL VARIABILITY:REMOTE SENSING AND MODELING APPLICATION FOR THE MONITORING OF SAHELIAN NATURAL RESOURCES
Full text linkIl lavoro sviluppato in questa Tesi si è incentrato sullo studio dei sistemi pascolivi delle regioni del Sahel, Africa Occidentale, tramite tecniche e strumenti del telerilevamento satellitare.
L’area oggetto di studio è una fascia di savana semi-arida, rappresentate la zona di transizione tra il Sahara a nord e le foreste del golfo di Guinea a sud. La regione è caratterizzata da ana marcata stagionalità, con una breve stagione umida (da Giugno ad Ottobre) in cui concentra gran parte delle produzione di biomassa vegetale e di conseguenza la produzione di derrate alimentari, seguita da una lunga stagione secca (Novembre-Maggio). A seconda della distanza dal Sahara le precipitazioni medie annuali vanno dai 150 mm annui ai 500, con elevata variabilità tra le annate. In questo sistema così mutevole la pastorizia transumante è l’attività antropica che meglio si adattata alle dinamiche stagionali. Difatti le uniche fonti di cibo sono date dalla pastorizia e, ove possibile, da agricoltura di sussistenza di specie molto rustiche come il Miglio (Pennisetum glaucum).
Nonostante questi adattamenti la regione ha subito una serie di crisi umanitarie a partire dagli anni 70’ del secolo scorso, causate da un brusco calo delle precipitazioni annuali. Il fenomeno climatico è risultato essere dovuto ad anomalie di temperature dell’oceano Atlantico, similmente al fenomeno de El Niño. Nonostante le piogge siano in lenta ripresa dall’inizio degli anni 90’, ricorrenti crisi umanitarie continuano ad interessare l’area (l’ultima nel 2010), motivo per cui le strategie da adottare per incrementare la sicurezza alimentare dell’area rimangono questioni dibattute.
In particolare, essendo il Sahel un’area marginale a ridosso di una zona iper-arida, non vi sono gli estremi per attuare due comuni strategie di food security, l’incremento delle aree coltivate e l’intensificazione delle produzioni. In questo contesto, in cui strategie top-down sono inefficaci o dannose, è il monitoraggio del territorio che riveste un ruolo cruciale. In particolare in un’area semi-naturale vasta come quella Saheliana, gli strumenti del telerilevamento satellitare sono strategici grazie alla loro capacità di fornire dati spazializzati ed ad elevata risoluzione temporale.
Scopo del lavoro è stato quello di contribuire a due aspetti del monitoraggio delle risorse naturali: lo studio di serie storiche di dati satellitari per individuare zone sottoposte a cronico degrado e studiare parametri correlati allo sviluppo della biomassa vegetale ad al suo stato idrico. Mentre il primo lavoro vuole dare informazioni utili alla pianificazione della gestione delle risorse naturali, il secondo vuole fornire informazioni in grado di fotografare in tempo reale l’andamento della stagione corrente.
La prima parte del lavoro ha riguardo il confronto sull’intera Africa Occidentale tra il 1998 e il 2009) dei i trend delle cumulate stagionali di NDVI come proxy dello sviluppo vegetazionale, e delle precipitazioni in quanto variabile climatiche guida.
I risultati hanno confermato che larga parte del territorio saheliano ha visto queste due variabili come perfettamente concordi durante il decennio passato. Tuttavia sono state evidenziate aree in cui i trend di produzione vegetale non sono spiegati dalle piogge. Aree in cui le produzioni sono aumentate nonostante la sostanziale stabilità delle precipitazioni (Anomalous Greening, AG) risultano più frequenti nelle aree più meridionali dell’Africa Occidentale ove è preponderante l’attività agricola (West Sudanian savannah, 46% degli AG rilevati), mentre zone localizzate di anomalo decremento dell’NDVI (Anomalous Degradation, AD) sono state rilevate nelle zone più aride del Sahel (Sahelian Acacia savannah, 59% degli AD rilevati). La analisi condotte a scala più di dettaglio con immagini ad alta risoluzione (30 m) hanno mostrato come queste anomalie si correlino ad usi e coperture del suolo differenti, con l’AG in aree agricole l’AD in aree marginali ove è praticabile unicamente la pastorizia. Due casi particolari di AG hanno mostrato eventi particolarmente drammatici in Chad e in Sudan. Entrambi i fenomeni sono risultati, da remoto, in un incremento dello sviluppo vegetazionale non legato alle piogge, dovuto al ritiro delle acque del lago Chad ed all’abbandono delle terre di pascolo a seguito del conflitto del Darfur (2005-2006).
I risultati sino a qui ottenuti permettono di sviluppare una mappatura tematica di aree localizzate soggette a cronico degrado, evidenziando in un sistema semi-naturale largamente legato alle precipitazioni zone in cui altre variabili vanno ad incidere sullo sviluppo vegetazionale. Queste possono essere approfondite dagli esperi locali, in modo da verificare se una popolazione rurale in continua crescita demografia sia incidendo sulla capacità di carico dell’ecosistema.
La seconda parte del lavoro si è concentrata sullo stima dello stress idrico e della biomassa, due variabili fondamentali nel monitoraggio delle risorse naturali e pascolive in aree semi-aride.
Serie temporali di frazione evapotraspirativa (EF) a bassa risoluzione sono state ottenute grazie alla relazione tra albedo e temperature superficiale. L’EF è una componente del bilancio energetico ed è strettamente correlata con la disponibilità idrica per la pianta. Le stime risultano avere dinamiche spaziotemporali coerenti con quelle che sono le dinamiche ecologiche della regione (piogge, fase vegetativa etc.) . Inoltre, l’EF è risultata altamente correlata con flussi energetici misurati a terra da una stazione eddy covariance in Niger (r2 > 0.7). Il metodo implementato è di sicura utilità per la stima dello stress idrico su vaste aree come quella Saheliana, frequentemente interessata da siccità e piogge scarse.
Stime di produzioni di biomassa sono state ottenute dal prodotto operativo satellitare Dry Matter Productivity (DMP) basato su di un modello di Light Use Efficiency (LUE). Le stime satellitari sono state valutate grazie al confronto con dati di produzione di biomassa pascoliva in 46 siti di misura in Niger lungo 10 anni (2000-2009). Le stime da remoto riportano valori di biomassa (kg/ha) in linea con le produzioni medie annuali dell’area, tra i 200 kg/ha (aree iper-aride in annate sfavorevoli) e i 2000 kg/ha (pascoli altamente produttivi). Tuttavia le correlazioni coi dati di campo risultano basse (r2<0.3), ed il lavoro propone due approcci per incrementare l’accuratezza del modello satellitare.
La prima consiste nell’integrazione dell’EF come fattore di efficienza di disponibilità idrica, attualmente non considerata dal DMP. L’EF ha permesso di incrementare la capacità del modello di LUE di spiegare la variabilità dei dati di campo, specialmente su quei siti ove è più marcata la carenza idrica.
Inoltre è stato verificato che il modello può incrementare la sua accuratezza nel caso in cui diverse Radiation Use Efficency (RUE) siano considerate, e seconda delle differenti coperture vegetali presenti al suolo. Le biomasse di queste “unità ecologiche” presentano correlazioni staticamente differenti con le stime satellitari, e si differenziano tra di loro per la loro produttività media (max NDVI) e la loro fenologia (inizio della stagione, SoS).
In conclusione, una stima satellitare di biomassa corretta per la disponibilità idrica e l’efficienza d’uso della radiazione da parte delle diverse specie vegetali, una volta prodotta operativamente potrà fornire indicazioni sulla capacità di carico dei pascoli nel corso della stagione, permettendo, se necessario, di produrre tempestive indicazioni sulle aree soggette a criticità.The research thesis here discussed focused on the Sahelian semi-arid rangeland, a region characterized by strong rainfall seasonality, with few dry months followed by a long dry season. In that area rangeland vegetation and human livelihoods of pastoralism and rainfed crop relies on this peculiar climatic condition. Unfavorable years whit poor or erratic rain results in reducing food supply from agropastoral activities possibly creating food insecurity condition.
The work conducted address to main aspects of natural resources monitoring: long term study to identify critical condition that require further analysis to assess potential unbalanced human activities and near real time production of herbaceous biomass relate parameters to support on-going season early warning.
In order to achieve the first goal satellite time-series of vegetation index and estimated rainfall were exploited (1998-2009) to identify areas where the two variables have opposite trends. These areas of anomalous hot spots highlight situations where the trend in the development of vegetation is locally driven by other factors mainly linked to human activity, rather than climatic driving force. In the humid regions of the southern part of the study area an increase of NDVI was observed even in conditions where rainfall remained stable (i.e. no significant trend), or even decreased (anomalous greening). These patches of increased NDVI are associated to crop land and savannah land cover classes. A number of hot spots of anomalous conditions along the boundary between the Sahelian and the Sahelian-Sudanian zones were analyzed in details using multi-temporal Landsat TM/ETM+ images and a more detailed analysis was conducted on a test area in Niger analyzing the anomalies in terms in changes of land cover and land use through years.
The analysis of changes occurred between pairs of images acquired over the same area confirmed at local scale the trends of land degradation or recovery identified at the coarser resolution of 1km. It is important to underline that these anomalous situations are driven by local causes. Anomalous greening occurring north of Lake Chad is indicative of a critical environmental situation: the shrinking of Lake Chad has uncovered new lands colonized by new agricultural fields.
On the contrary, small pockets anomalous degradation have been identified mainly in the Northern part of the study area, in the belt from West Mali to the Chad-Sudan border, which is well-known as fragile zone, where increasing population and human activity (rainfed agriculture,
pastoralism and wood exploitation) are in instable equilibrium. Their strong dependence on climatic conditions determines frequent humanitarian crises due to food shortage.
In Niger anomalous greening corresponds to the intensification of cropping in a fertile floodplain, whereas in Western Sudan it is associated to the abandonment of agro-pastoral land as a consequence of Darfur conflict. In areas where anomalous vegetation degradation is observed, the demographic framework and associated increase of the exploitation of environmental resources provide the general framework but are not sufficient to explain the local patterns.
This result would be a support for natural resources exploitation planning, highlighting local chronic rangeland condition that need detailed analysis to identify causes and specific strategies to compensate the negative effect.
The second part of the thesis focused on the estimation of two crucial variables in rangeland monitoring, the water availability for vegetation and the biomass production.
Time series of evaporative fraction (EF), strongly linked to the vegetation water status and able to increase the performances of biomass estimation , were estimated from low resolution satellite data exploiting the albedo vs. land surface temperature relation. EF satellite derived resulted highly correlated to flux tower evapotranspiration (ET) measurements. In order to monitoring regional biomass the reliability of an operational LUE based product called Dry Matter Productivity (DMP) was evaluated in Niger rangeland thanks to ground biomass measurements on 46 sites over 10 years.
In order to improve this useful biomass prediction at large scales the contribution of EF as a water stress efficiency in DMP algorithm was tested. Moreover the DMP performances were analyzed in relation to different ecological units, homogeneous in terms of vegetation cover and vegetation seasonal behaviour.
Results suggest and discuss feasible LUE modelling improvement over the Sahel, taking into account satellite estimation of water availability and different radiation use efficiency for distinct plant communities.
In conclusion, satellite biomass estimation corrected by water availability and including eco-types radiation use efficiency, once operationally produced and validated, could provide the necessary information for i) the creation of near real time bulletin of ongoing season and ii) if the case, the identification potential critical situation occurrence due to food shortage
Land-use and land-cover change detection in a semi-arid area of Niger using multi-temporal analysis of Landsat images
No full textRecent studies using low-resolution satellite time series show that the Sahelian belt of West Africa is witnessing an increase in vegetation cover/biomass, called re-greening. However, detailed information on local processing and changes is rare or lacking. A multi-temporal set of Landsat images was used to produce land-cover maps for the years 2000 and 2007 in a semi-arid region of Niger, where an anomalous vegetation trend was previously detected. Several supervised classification approaches were tested: spectral classification of single Landsat data, temporal classification of normalized difference vegetation index time series from Landsat images, and two-step classification integrating both these approaches. The accuracy of the land-cover maps obtained ranges between 80% and 90% overall for the two-step classification approach. Comparison of the maps between the two years indicates a stable semi-arid region, where some change in hot spots exists despite a generally constant level of rainfall in the area during this period. In particular, the Dallol Bosso fossil valley highlights an increase in cultivated land, while a decrease in herbaceous vegetation was observed outside the valley where rangeland is the predominant natural landscape
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Full text linkThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Variations on the Author
Full text link“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
Appropriate Similarity Measures for Author Cocitation Analysis
Full text linkWe provide a number of new insights into the methodological discussion about author cocitation analysis. We first argue that the use of the Pearson correlation for measuring the similarity between authors’ cocitation profiles is not very satisfactory. We then discuss what kind of similarity measures may be used as an alternative to the Pearson correlation. We consider three similarity measures in particular. One is the well-known cosine. The other two similarity measures have not been used before in the bibliometric literature. Finally, we show by means of an example that our findings have a high practical relevance.information science;Pearson correlation;cosine;similarity measure;author cocitation analysis
Dispelling the Myths Behind First-author Citation Counts
Full text linkWe conducted a full-scale evaluative citation analysis study of scholars in the XML research field to explore just how different from each other author rankings resulting from different citation counting methods actually are, and to demonstrate the capability of emerging data and tools on the Web in supporting more realistic citation counting methods. Our results contest some common arguments for the continued
use of first-author citation counts in the evaluation of scholars, such as high correlations between author rankings by first-author citation counts and other citation
counting methods, and high costs of using more realistic citation counting methods that are not well-supported by the ISI databases. It is argued that increasingly available digital full text research papers make it possible for citation analysis studies to go beyond what the ISI databases have directly supported and to employ more
sophisticated methods
koamabayili/VECTRON-author-checklist: VECTRON author checklist
No full textWe have done our best to complete the author checklist relating to the use of animals in the hut study. Note that the objective for the hut study was to evaluate the IRS treatment applications for residual efficacy against Anopheles mosquitoes, including the local An. coluzzii mosquito population. Cows were only used to attract mosquitoes into the huts and no tests were carried out directly on the cows. The author checklist is intended for use with studies where experiments are carried out on animals, which is why we have had such difficulty in completing this for the hut study, as many of the questions do not relate to how the cows were used
Author-wise bibliometric analysis based on entropy.
No full textAuthor-wise bibliometric analysis based on entropy.</p
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