Catena & Thermography
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Catena & Thermography
"Treethermography® dal 1984"
dalla homepage
mentre era il Responsabile dell'Unita' di Telerilevamento presso l'Istituto Superiore di Sanita' di Roma.
Termografia di un albero sano

Termografia di un albero sano
La termocamera individua, localizza e consente di quantificare da terra la presenza di tessuti deteriorati/cavita' in un albero, fin nelle sue parti aeree ad una altezza di 20-25 m da terra (per distanze maggiori e' disponibile un teleobbiettivo). La misura si effettua in una frazione di secondo, cioe' nel tempo necessario per la formazione sullo schermo della termocamera di una immagine termica o termografia - in bianco e nero o in pseudo-colori - di un'ampia porzione dell'albero in esame. 

L'immagine termica, che puo' essere considerata una vera e propria "mappa termica" dell'esemplare esaminato, mostra solo la distribuzione della temperatura superficiale ma tale distribuzione e' causata dalle differenti proprieta' termiche (soprattutto la conduttanza) delle sottostanti zone di tessuti sani e deperenti. Nel legno, infatti, la conducibilita' termica e' legata principalmente alla presenza di umidita' nei tessuti e diminuisce al diminuire del contenuto in liquidi: ecco perche' in presenza di una cavita' (assenza di tessuti e presenza di aria) o di un danno (meno liquidi che trasportano il calore) la zona corrispondente ha una temperatura superficiale inferiore a quella che si ha in corrispondenza dei tessuti sani. Il calore di cui si parla e', in piccola parte, prodotto dal metabolismo dell’albero ma e' soprattutto quello assorbito dall’ambiente circostante Piu' grande e' il danno presente, minore e' la conducibilita' dei tessuti, minore e' la temperatura superficiale nella zona ad esso soprastante, rispetto al tessuto sano circostante. 
Se la non omogenea distribuzione della colorazione (tonalita' di grigio) e quindi la zona piu' fredda si trova nella zona del colletto, a contatto con il terreno, si e' in presenza di danni nell'apparato radicale: esaminando l'immagine termica si evince anche quale sia il settore di radici danneggiato. 

Questo fatto e' interpretato sempre in base alla conduttanza termica del legno: danni all'apparato radicale significano minor assorbimento di acqua dal terreno e minor trasporto nei vasi del settore di tronco corrispondente. La termocamera rileva a livello del colletto questo deficit di liquidi che diminuisce la conduttanza e quindi il trasporto di calore verso la superficie del tronco. 

Nel corso di un'indagine effettuata su un'alberata cittadina, si e' pero' visto, dopo il taglio di alberi che all'esame termografico erano risultati interessati da gravi danni radicali, che il danno visibile sulla superficie della ceppaia (a 50 cm dal terreno) non era grave come ci si sarebbe aspettati dalla differenza di temperatura rilevata: a volte era presente soltanto una semplice decolorazione con tessuti ancora consistenti (Agr. Ricerca, 2002 ). Poiche' non si potevano rimuovere le ceppaie, uno scavo di 10 cm al di sotto del livello del terreno e l’uso di un dendrodensimetro hanno messo in luce la presenza di cavita' o gravi danni..
Termografia di un albero sano

Termografia di un albero sano
Poiche' gli alberi sono organismi viventi, non e' pero' pensabile di poter stilare una tabella "valore della differenza di temperatura/entita' del danno presente" (troppe sono le variabili in gioco ma si puo' senz'altro dire che la differenza di temperatura di qualche grado tra zone sane e zone danneggiate e' indice della presenza di danni importanti. 

L'esame di un'immagine termica permette quindi di decidere sul campo, in tempo reale e con certezza se l'albero e' sano in tutte le sue parti, se necessita (ed e' in grado di sopportare) tagli per la sua messa in sicurezza o altri interventi risanatori o deve addirittura essere abbattuto in quanto la vitalita' non e' piu' tale da poter bilanciare i danni presenti. In questo modo viene notevolmente ridotto il numero di alberi sottoposti a cure o abbattuti "per prudenza" con notevoli vantaggi economici per i proprietari e paesaggistico-ambientali per la comunita'.

E' pertanto possibile valutare in tempo reale lo stato di salute di un intero albero (presenza di danni, tessuto sano residuo, sua vitalita' e presenza di nuovo tessuto funzionale), sul campo e mentre lo si sta esaminando a distanza. La maggior parte degli strumenti ora in uso, invece, sono invasivi e presentano il rischio di danneggiare l'integrita' delle difese dell'albero, distruggere le barriere difensive prodotte in seguito a ferite o infezioni (Shygo) e di diffondere le eventuali patologie presenti (Moore). Essi, inoltre, per esaminare parti che non possono essere raggiunte da terra, richiedono la presenza di piu' persone e l'uso di piattaforme aeree o il ricorso al tree-climbing ma, limitazione piu' importante, forniscono informazioni dirette soltanto alla quota o nel punto ove vengono applicati. 
La convinzione da piu' parti espressa che la sonda del dendrodensimetro, lo strumento comunemente usato in Italia per verificare lo stato dei tessuti interni, non diffonda eventuali patogeni presenti in quanto il suo percorso e' "sterilizzato" dall'alta temperatura prodotta dall'avanzamento della sonda, contrasta con l'elevato contenuto di liquidi nei tessuti e con la misura fatta con il termografo mentre la sonda penetra in un leccio (dati non pubblicati). 

Il confronto delle immagini termiche documenta l'aumento dei tessuti deterioratiQuerqus ilexQuerqus ilex

Il confronto delle immagini termiche documenta l'aumento dei tessuti deteriorati
Si puo' riassumere dicendo che se l'albero e' sano non vi saranno disomogeneita' nella distribuzione della sua temperatura superficiale e sull'immagine termica si avra' una colorazione omogenea (se e' a colori) o una omogenea tonalita' di grigio (se in bianco e nero), mentre se la colorazione (tonalita' di grigio) non e' omogenea, possono essere presenti tessuti deperenti/cavita'. 

Per la completezza dell'informazione, occorre dire che alcune volte si sono trovate anche delle aree limitate a temperature piu' calde di quelle circostanti, senza motivo apparente: accertata l'assenza di tessuto di rinnovamento e di cordoni di tessuto vitale, si e' ipotizzato la presenza di calore emesso dall'attivita' iniziale dell'attacco di un fungo o di batteri, anche se gli esperti interpellati, italiani e stranieri, non hanno dato risposte esaurienti. Ricerche sono in corso per accertare la causa del fenomeno. 
Da quanto esposto emerge l'opportunita' di apprendere la tecnica da operatori esperti e con lunga esperienza sul campo, onde saper riconoscere con sicurezza un dato significativo e poter operare poi di conseguenza. In alternativa, un esperto arboricoltore può ricorrere alla competenza di un esperto di Termografia, con nozioni di come l’albero si comporti quando viene termografato.  

La termocamera non "vede all'interno" come accade anche per il termometro clinico che misura la febbre negli esseri umani ma, cosi' come una temperatura anomala segnala la presenza nel corpo umano di un malanno in grado di alterarla, allo stesso modo una variazione nella temperatura superficiale di un albero rivela la presenza al suo interno di qualcosa in grado di causarla. 
Si tenga presente che il legno e' un buon isolante ma ha pur sempre una certa conducibilita' termica. Infatti, da una ricerca eseguita dal Dr. Giorgio Catena e dal suo collaboratore Lanfranco Palla presso il piccolo Orto Botanico annesso all'Istituto di Botanica della Universita' La Sapienza di Roma, misurando per molti mesi in vari punti e a diverse profondita', con delle termocoppie, l'andamento della temperatura interna di un alloro (Laurus nobilis) del diametro di oltre 30 cm, si e' visto che esso segue sempre quello della temperatura esterna, anche se con un certo ritardo: l'albero si riscalda di giorno e si raffredda di notte. 

Anche un albero completamente cavo ma in cui la Treethermography® - TTH ha mostrato la presenza di evidenti cordoni di tessuto vitale, puo' non destare preoccupazioni per la sua sopravvivenza, almeno nel breve periodo. Sara' l'esperienza dell'arboricoltore che esegue la misura a stabilire la data del successivo controllo e le eventuali azioni di contenimento o di messa in sicurezza da intraprendere, anche a causa del tipo di utilizzo nell'area circostante e delle condizioni meteorologiche e ambientali del sito. 

Al momento del successivo esame termografico, dalla valutazione dell'aumento o diminuzione dei tessuti vitali rilevati dal confronto delle relative immagini termiche, si avra' una precisa indicazione sullo stato dell'albero e si potranno prendere con sicurezza ulteriori decisioni. 

Alberi in filare

Alberi in filare
Questo modo di agire e' suffragato dall'esperienza acquisita riesaminando periodicamente gli alberi, alcuni anche nel corso di piu' di venti anni. 
Un arboricoltore avveduto, specie in presenza di danni esterni (un cretto, una rientranza, una zona piatta o un rigonfiamento del tronco) o di corpi fruttiferi fungini, puo' immediatamente presumere l'esistenza di una situazione anomala da indagare e, se del caso, seguire nel tempo. Spesso, pero', il danno e' allo stato iniziale o proviene dall'apparato radicale o da ferite sui rami in alto e non ci sono corpi fungini presenti, o ancora le zone danneggiate sono state asportate nel corso di una potatura, per cui non e' sempre agevole rilevarne i segni o i sintomi. 

Al contrario, l'uso della Treethermography® - TTH, rilevando in tempo reale la funzionalita' fisiologica nell'intero albero, dall'apparato radicale ai rami piu' alti, rivela la presenza anche iniziale di una anomalia o una perdita di vitalita' e rende visibile anche un piccolo danno. Se questo e' nel tronco o nei rami se ne possono valutare posizione e dimensioni; se invece e' nelle parti ipogee, se ne puo' desumere la gravita' e la zona dell'apparato radicale interessata: finora la Treethermography® - TTH ha dimostrato di essere il solo sistema tecnologicamente avanzato in grado di ottenere questo risultato in tempo reale. 

4-5 immagini termiche sono in genere sufficienti per capire le condizioni di un intero albero. L'indagine speditiva richiede di solito 2-3 minuti, quella approfondita (con riprese visive particolareggiate, annotazione delle caratteristiche dell'albero e dei dettagli, ecc.) anche meno di 10 minuti: la tecnica necessita, comunque, di meno tempo di qualsiasi altro sistema di indagine tecnologicamente avanzato. 
La Termografia ne consente un esame speditivo

La Termografia ne consente un esame speditivo
In base all'esperienza pregressa, data la leggerezza (da meno di 2 kg a poche decine di grammi) e la maneggevolezza delle termocamere ora disponibili, si puo' affermare che un singolo operatore puo' valutare anche 100 alberi al giorno (San Marcello Pistoiese, PT, Italia Via Galvani, Roma, dati non pubblicati e Via Marzabotto, Bologna, Agr. Ricerca, 2002), se si trovano vicini in alberate stradali o raggruppati in parchi o giardini. E' ovvio che un assistente, anche non specializzato, per portare gli strumenti, numerare e cavallettare le piante, scrivere gli appunti dettati dall'operatore mentre misura, ecc. facilita e rende piu' spedita l'indagine e aumenta la produttivita', che rimane legata a molti fattori: vicinanza reciproca dei siti da esaminare, grandezza e facilita' di avvicinamento dei singoli alberi, dettaglio della documentazione e qualita' delle immagini visive richieste, ecc. Qualora sia possibile esaminare gli alberi da bordo di un veicolo e/o sia richiesto ad esempio il controllo dei soli apparati radicali e' ovvio che la produttivita' aumenta di molto. 
Come accennato, le immagini termiche possono rivelare la presenza di zone di tessuto adattativo funzionale dovuto alla crescita del cambio in alberi maturi o con cavita', indicando quindi che l'integrita' meccanica non e' danneggiata in maniera significativa nonostante la presenza di tessuto deteriorato. Anche nel caso di alberi maestosi (veteran trees) le immagini termiche possono contribuire alla loro gestione: esse possono mettere in evidenza la presenza di tessuto funzionale, vitale, di recente formazione prima che la sua presenza sia altrimenti visibile. 
Questi alberi monumentali (veteran trees) sono ora valorizzati e catalogati per il loro interesse paesaggistico/culturale e per la biodiversita': le aree deteriorate e le cavita', infatti, una volta considerate solo pericolose per la sopravvivenza dell'esemplare, sono ora valorizzate come habitat per la fauna selvatica. A questo riguardo, le termografie sono ineguagliabili poiche' evidenziano questa funzione senza disturbare in alcun modo l'albero e gli animali che vi nidificano, si riparano o sono ibernati dentro le cavita' presenti.

E' importante notare che la Treethermography® - TTH ha evidenziato la presenza di tessuto deteriorato dovuto alla presenza di Kretzschmaria (=Ustulina) deusta: questo fungo si e' mostrato difficile da individuare con alcuni degli altri sistemi ed e' quindi diventato un test di sensibilita'. Il sistema ha anche individuato la presenza di patogeni del tipo del cancro colorato del platano e della Phytophthora spp. 

Evidenziazione di danni provenienti dall'apparato radicaleCeltis australis

Evidenziazione di danni provenienti dall'apparato radicale

prima che le caratteristiche lesioni prodotte da questo ultimo fossero visibili sul tronco. 
Dato che le malattie delle piante sono praticamente incurabili, l'unica possibilita' di ridurre o evitare danni a persone e cose risiede nella prevenzione dei crolli, resa possibile dalla conoscenza della vitalita' dei tessuti e dal tempestivo rilevamento della formazione di nuovo tessuto funzionale. Treethermography® - TTH e' la prima tecnica di indagine in assoluto che non si limita alla misura di una grandezza fisica (la resistenza alla penetrazione, la durezza, la conducibilita' elettrica, la trasmissione delle onde sonore, ecc.) in un punto o ad una quota ma rileva lo stato dell'intero albero in tempo reale, mettendo in luce al tempo stesso eventuali processi di crescita reattiva. 

Il sistema e' stato utilizzato in tutte le condizioni ambientali, notte e giorno, estate ed inverno, con temperature ambientali da +2 a +35 °C; funziona non soltanto in ambiente mediterraneo ma e' stato verificato anche in ambito continentale (Gran Bretagna, Olanda e Germania. 
Le principali caratteristiche presentate dalla Treethermography® - TTH includono le seguenti: 

  • individuazione-localizzazione, da terra e in tempo reale, di tessuto deteriorato/cavita' negli alberi e valutazione del tessuto sano residuo 

  • evidenziazione di tessuto deteriorato/cavita' nell'apparato radicale 

  • valutazione in tempo reale e da terra della funzionalita' dell'intero albero 

  •  riconoscimento della vitalita' di un albero e della presenza di nuovo tessuto adattativo funzionale 

  • valutazione degli alberi quale habitat per gli animali selvatici associati con la presenza di tessuti deteriorati/cavita' 

  • reale non invasivita': non si danneggiano i tessuti le barriere difensive (Shygo) e non si diffondono i patogeni eventualmente presenti 

  • innocuita' per uomini e animali 

  • disponibilita' di immagini che possono documentare le condizioni degli alberi, possono essere inserite in una banca dati e sono utilizzabili per eseguire a distanza di tempo confronti immediati e veritieri 

  • infine, possibilita' di valutare e documentare le condizioni di grandi gruppi di alberi (alberate stradali, parchi, zone boscate, ecc.) in tempo reale permettendo cosi' il risparmio di tempo e di risorse.

Finora sono state esaminate e valutate con risultati positivi alcune migliaia di alberi di molte specie differenti, anche esotiche (latifoglie, conifere e palme): in piu' di 300 casi si e' potuto confermare quanto trovato con le immagini termiche grazie all'inserimento di sonde attraverso i fori esistenti, o usando strumenti invasivi o il Picus o anche dopo l'abbattimento di esemplari giudicati pericolosi. 
Alcune volte sono state eseguite delle prove comparative, volute da Ditte del settore o da Enti sia pubblici che privati, tra l'impiego della Treethermography® - TTH e il Picus, il Resistograph, il Martello ad impulsi, il Frattometro con risultati positivi per la Termografia sia in termini di rapidita' di esecuzione che di risultati ottenuti. 

Bibliografia 

- Shigo, A. L., A New Tree Biology, Shigo and trees Associates, Durham, N.H., 1991 
- Moore, W. M., Outillage pour la Détection des Défauts Internes des Arbres - Le point de vue du praticien - Résultats de 14 ans d'experience, II partie, La Forêt privée, 240, 23-39, 1998 

Un libro di testo sulla Termografia, che illustra anche la radiazione infrarossa e le numerose applicazioni della Termografia alle Prove Non Distruttive - Non Destructive Testing (PND - NDT), anche se sovrabbondante per conoscere solo l'infrarosso e la Termografia, e': 
- Non Destructive Testing Handbook, 3a Ed., Vol. 3, Infrared and Thermal Testing, Maldague Xavier P. V. (tech. Ed.), Moore Patrick O. (Ed.), ASNT, 2001, pag. 732

 


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