Il programma di ricerca NOVA-City del WSL ¶

• ABUNDANT: Biodiversità associata agli alberi urbani autoctoni e non autoctoni (Responsabile del progetto: Benno Augustinus)
• AMEICA: Monitoraggio automatizzato per valutare e orientare le azioni di conservazione (Responsabile del progetto: Philipp Brun)
• CoolCiTrees: Interazioni tra alberi urbani e suolo che favoriscono il raffreddamento urbano (Responsabile del progetto: Christoph Bachofen)
• GreenDenseHealth: Valutazione degli effetti di interazione tra tipologie e densità degli edifici e diversità delle aree verdi sul benessere umano (Responsabile del progetto: Nicole Bauer)
• GreenRe: Da autoctono a resiliente: rafforzare le infrastrutture verdi urbane di fronte ai cambiamenti climatici (Responsabile del progetto: Boris Pezzatti)
• MOSAIC: Mappatura delle condizioni dei biotopi urbani svizzeri tramite telerilevamento (PI: Isabelle Helfenstein)
• ResiVeg: Vegetazione resiliente al clima per le «città spugna» in Svizzera (Responsabile del progetto: Sabine Fink)
• UrbChoi: Preferenze dei proprietari terrieri urbani per soluzioni multifunzionali basate sulla natura: un esperimento di scelta sugli strumenti e le misure politiche per promuovere la biodiversità nelle città (Responsabile del progetto: Tobias Schulz)
• WaterScarCity: Previsione della scarsità idrica nelle città svizzere (responsabile del progetto: Konrad Bogner)

Poiché gli ambienti urbani devono affrontare pressioni sempre maggiori dovute ai cambiamenti climatici e ai parassiti invasivi, il mantenimento di comunità arboree diversificate è fondamentale per la resilienza degli ecosistemi. Affidarsi esclusivamente alle specie autoctone può risultare problematico a causa della loro disponibilità limitata, della loro adattabilità alle condizioni urbane e al clima futuro, nonché della loro vulnerabilità ai parassiti non autoctoni. Ciò solleva la questione se le specie non autoctone, in grado di adattarsi bene alle future condizioni urbane, possano contribuire alla biodiversità urbana e al funzionamento ecologico in misura paragonabile a quella delle specie autoctone, preservando così la multifunzionalità e i servizi ecosistemici nelle aree urbane.
Questo progetto valuta se gli alberi urbani autoctoni e non autoctoni sostengano livelli simili di biodiversità associata alla chioma. Concentrandosi su tre generi comuni di alberi urbani (Acer, Fraxinus e Quercus), lo studio metterà a confronto le comunità microbiche e di insetti associate a specie arboree congeneri autoctone e non autoctone in cinque città svizzere. Inoltre, il progetto valuterà le specie di frassino asiatiche come alternative ai frassini europei e nordamericani nelle aree urbane, alla luce delle crescenti minacce invasive attuali (deperimento del frassino) e future (scolopendra del frassino), analizzandone la biodiversità associata nei giardini botanici. La biodiversità sarà valutata utilizzando il DNA ambientale proveniente dall’acqua piovana che filtra attraverso le chiome degli alberi, catturando il DNA degli organismi che popolano i compartimenti arborei fuori terra. I risultati riveleranno se le specie arboree non autoctone ospitano una biodiversità paragonabile a quella delle specie autoctone negli ambienti urbani, fornendo così indicazioni utili per le strategie di selezione degli alberi. In definitiva, il progetto contribuirà alla creazione di foreste urbane resilienti e funzionalmente diversificate nel contesto dei cambiamenti globali in atto.

Benno Augustinus (PI), Iva Franić, Simone Prospero

Gli spazi verdi ricchi di biodiversità possono migliorare la salute pubblica e la resilienza climatica, ma per realizzarli in modo efficace sono necessarie informazioni affidabili. Tradizionalmente, il monitoraggio della biodiversità è stato costoso, laborioso e limitato in termini di copertura spaziale, temporale e tassonomica. AMEICA propone un approccio automatizzato al monitoraggio della biodiversità che combina il telerilevamento tramite UAV, le fototrappole e l’identificazione automatica delle specie per generare dati sulla biodiversità scalabili, standardizzati ed economici. Il progetto si concentra sulle piante vascolari, che modellano gli habitat, e sugli insetti lepidotteri (farfalle e falene), che fungono da indicatori dei cambiamenti ambientali. Tre obiettivi guidano il lavoro: (1) mappare la struttura della vegetazione, il microclima e la composizione delle specie vegetali negli spazi verdi urbani; (2) monitorare l’abbondanza e la diversità di farfalle e falene tramite fototrappole autonome; e (3) analizzare i modelli e i fattori determinanti della biodiversità nelle città partner. Mappando la distribuzione delle specie ad alta risoluzione, AMEICA colma un divario informativo tra le osservazioni sul campo e i prodotti di telerilevamento su scala nazionale, mentre la sua serie temporale sulla diversità dei lepidotteri consente di valutare l’efficacia delle azioni di conservazione. I risultati previsti da AMEICA includono pubblicazioni scientifiche, set di dati aperti sulla biodiversità, un approccio di monitoraggio riproducibile e workshop con le parti interessate. Al termine del progetto verrà istituito un servizio di supporto continuativo per valutazioni simili da parte di comuni, uffici ambientali, ecc.

Philipp Brun (PI), Benjamin Kellenberger, Kilian Junker

Sebbene le città investano sempre più nella rinverdimento urbano, non è ancora chiaro quali combinazioni di suoli, substrati e specie arboree favoriscano la traspirazione e il raffreddamento nei climi futuri. Questo progetto si propone di individuare come ottimizzare le interazioni tra alberi e suolo in ambito urbano per migliorare contemporaneamente l’infiltrazione e lo stoccaggio dell’acqua, mantenere la funzionalità degli alberi e
ridurre lo stress termico in presenza di fenomeni climatici estremi sempre più frequenti. L’idea centrale è quella di sviluppare una comprensione meccanicistica dei flussi idrici ed energetici lungo il continuum suolo-pianta-atmosfera, rilevare la struttura del suolo e della vegetazione nelle città e mappare il raffreddamento urbano utilizzando dati esistenti e modelli di processo. A tal fine, combineremo misurazioni idrauliche in situ del suolo e delle piante, osservazioni del microclima urbano e valutazioni della struttura della vegetazione e dei tratti strutturali degli alberi. Queste osservazioni consentiranno di parametrizzare e convalidare modelli di isola di calore urbana basati sui processi, per estendere i processi locali alla scala cittadina utilizzando modelli 3D della vegetazione e della struttura edilizia. Ciò ci consentirà di quantificare l’efficacia degli approcci basati sul concetto di “città spugna” in diversi contesti urbani, identificare le specie arboree e le configurazioni strutturali della vegetazione che massimizzano il raffreddamento e la resilienza, caratterizzare i principali compromessi che limitano l’infiltrazione e lo stoccaggio dell’acqua e individuare le ubicazioni ottimali per gli investimenti in infrastrutture verdi nelle città oggetto dello studio. I risultati forniranno strumenti di supporto decisionale meccanicistici e spazialmente espliciti per una pianificazione urbana basata su dati concreti finalizzata all’adattamento climatico.

Christoph Bachofen (PI), Katrin Meusburger, Bronwyn Price

Le città devono affrontare una pressione crescente derivante dalla densificazione urbana, che comporta sfide sia ecologiche che sociali. Questo progetto indaga in che modo l’interazione tra, da un lato, le tipologie edilizie e la densità e, dall’altro, le caratteristiche degli spazi verdi (ad esempio la struttura della vegetazione e la diversità degli habitat come indicatori della biodiversità), influisca sul benessere umano, favorendo al contempo la biodiversità. Basandosi su studi precedenti incentrati su singoli tipi di edifici e livelli di densità, il progetto analizza sistematicamente diverse combinazioni di ambienti edificati e caratteristiche degli spazi verdi.
Le domande chiave sono: quali caratteristiche degli spazi verdi favoriscono la biodiversità mitigando al contempo gli effetti negativi della densificazione sul benessere umano? E in che modo queste relazioni variano da una città all’altra e sono influenzate da fattori ambientali quali il calore e il rumore, nonché da differenze individuali (ad esempio lo status socio-economico)?
La ricerca empirica sarà condotta a Sion, Friburgo e Winterthur, utilizzando sondaggi online che integrano la mappatura partecipativa ed esperimenti di scelta. I workshop con le parti interessate, organizzati all’inizio e alla fine del progetto, forniranno input per la progettazione dei sondaggi e la traduzione dei risultati in output utilizzabili ai fini della pianificazione. Il progetto fornisce una base di dati empirici per affrontare i compromessi tra densificazione, biodiversità e benessere, a sostegno di una pianificazione urbana integrativa e resiliente ai cambiamenti climatici.

Nicole Bauer (responsabile del progetto), Maria Garcia Martin, Adrienne Grêt-Regamey

I cambiamenti socio-ecologici stanno minacciando la capacità delle infrastrutture verdi urbane, ovvero gli alberi cittadini, di sostenere i servizi ecosistemici (ES), la biodiversità e il benessere umano, ma la transizione verso strategie adattive a prova di futuro rimane limitata e controversa. Rispondiamo alla necessità di linee guida integrate, lungimiranti e basate su dati concreti in materia di piantumazione di alberi e selezione delle specie, riunendo le parti interessate e le evidenze socio-ecologiche per co-creare una strategia condivisa. In quattro città svizzere, questo progetto esaminerà in che modo le prestazioni ecologiche, i meccanismi di governance e le percezioni sociali influenzano le decisioni su «quale natura» debba essere promossa nelle città in un contesto di cambiamenti climatici, avvalendosi di metodi socio-ecologici quantitativi e qualitativi. Il progetto si allinea perfettamente con diversi cluster di sfide urbane (3, 2 e 4), collegando le evidenze relative ai servizi ecosistemici, ai rischi, alla governance e ai valori sociali per favorire l’adattamento. Nello specifico, intendiamo: a) identificare gli ostacoli istituzionali e di governance alla rinverdimento urbano adattato al clima, quali norme urbanistiche e vincoli politici; b) indagare i valori e le percezioni delle parti interessate riguardo ai benefici, ai rischi e ai compromessi legati all’uso di specie autoctone rispetto a quelle non autoctone negli ambienti urbani; c) valuteremo e classificheremo i servizi ecosistemici, i disservizi, la resilienza e i rischi associati alle diverse specie arboree autoctone e introdotte, e d) elaboreremo congiuntamente una strategia basata su dati concreti per promuovere strategie di piantumazione arborea efficaci e adattabili nelle città svizzere.

Gianni Boris Pezzatti (PI), Valentin Queloz e Tamaki Ohmura (UZH)

Le città svizzere devono affrontare una sfida sempre più impegnativa: trovare un equilibrio tra la densificazione urbana, la tutela della biodiversità e l’espansione degli habitat di valore ecologico. I metodi ripetibili e scalabili per la mappatura e il monitoraggio dei biotopi urbani di valore rimangono onerosi in termini di costi e manodopera. Il telerilevamento ha il potenziale per ridurre questi vincoli.
MOSAIC mira a fornire alle città svizzere le basi metodologiche per mappare e monitorare i biotopi di pregio ecologico in un contesto caratterizzato dai cambiamenti climatici e dalla pressione della densificazione. Sviluppiamo una pipeline completa per mappare i tipi di biotopi urbani di pregio utilizzando la spettroscopia di immagine aerea combinata con set di dati disponibili pubblicamente. La mappatura dei biotopi di Zurigo, che classifica i biotopi in base al valore ecologico in tutta la città, fornisce dati di riferimento per la calibrazione e la validazione della pipeline. I metodi convalidati vengono adattati e trasferiti a Winterthur, Friburgo e Sion, fornendo a ciascuna città partner una mappa dei biotopi classificata in base al valore. Poiché il telerilevamento garantisce una copertura capillare sia degli spazi pubblici che di quelli privati, l’approccio consente la mappatura su scala cittadina dei tipi di biotopo e del loro valore ecologico.
I risultati principali includono una guida alla preparazione al telerilevamento che specifica quali tipi di biotopi sono rilevabili a distanza e quali richiedono una conferma sul campo, mappe dei biotopi trasferibili tra le città partner e una quantificazione del potenziale dei soli dati di telerilevamento disponibili al pubblico, stabilendo una linea di base scalabile e a basso costo per qualsiasi città svizzera.

Isabelle Helfenstein (PI), Lars Waser

Le infrastrutture blu-verdi (BGI), come i bacini di infiltrazione con vegetazione, mirano a gestire le acque piovane e a ridurre il calore urbano, promuovendo al contempo la biodiversità urbana. Tuttavia, la vegetazione delle BGI è intrinsecamente vulnerabile agli eventi climatici estremi quali inondazioni, siccità e ondate di calore; ciononostante, la selezione delle piante si basa spesso sull’aspetto o sulla disponibilità piuttosto che sulla resilienza o sul contributo alla diversità funzionale. Le linee guida pratiche e le evidenze sul campo relative alle specie idonee rimangono limitate, in particolare per quanto riguarda le piante autoctone e geneticamente diverse. L’obiettivo di questo progetto è identificare comunità vegetali resilienti ai cambiamenti climatici per i bacini di infiltrazione nelle città svizzere, che contribuiscano contemporaneamente alla diversità funzionale e ai servizi ecosistemici (ad es. ritenzione idrica, evapotraspirazione, prevenzione dell’erosione, risorse per gli impollinatori). Il nostro progetto si articola in tre pacchetti di lavoro: (1) co-progettazione e trasferimento di conoscenze con le tre città partner, (2) indagini sulla vegetazione nei bacini esistenti in queste città, (3) test sperimentali su queste e altre specie in un ambiente controllato per esporre le piante a molteplici fattori di stress climatico. Nel complesso, questo progetto fornirà linee guida per massimizzare la multifunzionalità della vegetazione resiliente al clima nei bacini di infiltrazione, sostenendo lo sviluppo di «città spugna» resilienti al clima e sostenibili.

Sabine Fink (PI), Hallie Seiler, Lauren Cook

UrbChoi esamina in che modo sia possibile promuovere soluzioni multifunzionali basate sulla natura (NbS) su terreni urbani di proprietà privata e gestiti privatamente a Winterthur, Friburgo e Sion. Sebbene le strategie urbane promuovano sempre più la biodiversità, l’adattamento climatico, l’inverdimento e le infrastrutture blu-verdi, l’attuazione di tali misure dipende spesso da decisioni decentralizzate prese dai proprietari terrieri privati. Tuttavia, le evidenze su come questi attori valutino le misure NbS e gli strumenti politici integrati, nonché su quali compromessi influenzino la loro disponibilità ad attuarle, sono limitate. Il progetto combina un inventario comparativo delle politiche relative alle NbS, un esperimento di scelta basato su preferenze dichiarate armonizzato e un backcasting pluralistico. Il progetto sistematizzerà le misure NbS esistenti, le loro funzioni previste e i relativi strumenti politici nelle tre città. Questa analisi fornirà le basi per pacchetti di misure che combinino le NbS con strumenti politici quali il sostegno finanziario, la consulenza tecnica o procedure semplificate. L’esperimento di scelta identificherà le preferenze e i compromessi dei proprietari terrieri rispetto a tali pacchetti e li metterà a confronto tra le diverse città. I risultati saranno integrati in un processo di backcasting pluralistico che coinvolgerà proprietari terrieri, pianificatori, promotori immobiliari e attori comunali, al fine di sviluppare visioni future e individuare percorsi di attuazione fattibili. UrbChoi approfondirà le conoscenze sul ruolo dei proprietari terrieri privati nell’attuazione delle NbS urbane e fornirà dati a sostegno di pacchetti di misure politiche radicati a livello locale, ma comunque comparabili, tra le città svizzere.

Schulz, Tobias (PI)
Satama, Maritza (co-responsabile del progetto)
Wicki, Michael (co-responsabile del progetto)

WaterScarCity mira ad aiutare le città a prepararsi alle sfide poste da condizioni di calore e siccità sempre più frequenti e intense. Si basa sulla nostra esperienza nelle previsioni idrologiche operative per fornire alle città nostre partner previsioni sub-stagionali sull’approvvigionamento idrico e sulla domanda, distribuite spazialmente all’interno delle città e tra i diversi gruppi di utenti. Queste previsioni, con un orizzonte temporale fino a 46 giorni e una risoluzione spaziale a livello di quartiere, sono fondamentali per gli strumenti di supporto decisionale volti a gestire in modo proattivo la scarsità idrica. Utilizziamo modelli di machine learning all’avanguardia che traggono vantaggio dalla ricchezza dei dati e dalle informazioni spaziali dettagliate disponibili per gli ambienti urbani. Prevediamo di combinare caratteristiche spaziali basate su grafi (ad esempio reti di condutture e stradali, densità edilizia, destinazione d’uso del suolo, verde urbano e indici di calore) con un modello Temporal Fusion Transformer per migliorare le previsioni delle serie temporali relative all’approvvigionamento idrico e alla domanda idrica sulla base di previsioni meteorologiche di tipo ensemble. L’obiettivo è quello di realizzare un modulo operativo dedicato alla scarsità idrica sulla piattaforma drought.ch, dove i rappresentanti delle città e il pubblico possano accedere alle informazioni. Ciò garantisce che gli strumenti sviluppati continuino ad essere utilizzati anche dopo la conclusione del progetto e offre la possibilità di estendere le previsioni sulla scarsità idrica a un numero maggiore di città. Inoltre, il modello sviluppato potrebbe fornire indicazioni sulla situazione prevista in scenari futuri, offrendo spunti per piani a lungo termine in materia di sviluppo urbano e servizi idrici.

Konrad Bogner (PI), Ryan Padrón, Massimiliano Zappa, Regula Meierhofer, Sachit Mahajan