Soil Water Index -SWI

Il Soil Water Index (SWI) è un indicatore utilizzato nel telerilevamento per stimare il contenuto di umidità nel suolo, essenziale per valutare le condizioni idriche del terreno e particolarmente utile per monitorare lo stress idrico e supportare la gestione delle risorse idriche agricole, aiutando a prevedere periodi di siccità o eccesso di acqua. 

Il SWI integra informazioni provenienti da dati satellitari radar che riflettono lo stato dell'umidità del suolo a diverse profondità. Le immagini radar vengono elaborate per estrarre informazioni relative all’intensità di segnale misurata dal sensore (backscatter). Il backscatter fornisce informazioni sul  contenuto di umidità poiché le onde radar sono riflesse diversamente a seconda del contenuto d'acqua del suolo.

Di seguito il metodo utilizzato dal programma Copernicus Land Service per il calcolo dello SWI.

L’algoritmo del Soil Water Index si basa su un modello che descrive il processo di infiltrazione delle precipitazioni nel suolo. Come input vengono utilizzate misurazioni temporaneamente irregolari del contenuto dell'umidità in uno strato superficiale sottile del suolo (1-5 cm) ottenute dai dati radar. Il processo di infiltrazione è quindi modellato con il SWI calcolato per il tempo t_n, integrando i dati di umidità superficiale del suolo (SSM) su un periodo di tempo precedente 𝑇, utilizzando la formula:

Nella formula t_n è il tempo di osservazione della misura corrente e t_i sono i tempi di osservazione delle misurazioni precedenti. Questi tempi sono espressi in giorni giuliani. Nell’equazione tutte le osservazioni di SSM effettuate prima di tn sono sommate e ponderate esponenzialmente. Il fattore T determina la rapidità con cui i pesi diventano più piccoli e quanto fortemente le osservazioni di SSM effettuate in passato influenzano l'attuale SWI.

Nell’ambito dei bollettini dello stato della vegetazione forestale, viene utilizzato il prodotto SWI fornito da Copernicus Land Service riferito ai primi 5 cm di suolo calcolato su 10 giorni (periodo di riferimento del bollettino). La scala di valori dell’indice va da 0 a 100 e rappresenta la percentuale di saturazione del suolo. 

RIFERIMENTI

Copernicus Land Monitoring Service. "Soil Water Index (SWI)." Disponibile in: https://land.copernicus.eu/global/products/swi.

Copernicus Global Land Service. (2018). "Algorithm Theoretical Basis Document for Soil Water Index (SWI)." Issue 1.2. Disponibile in: https://land.copernicus.eu/en/technical-library/algorithm-theoretical-basis-document-soil-water-index-version-3/@@download/file

Wagner, W., Lemoine, G., & Rott, H. (1999). "A Method for Estimating Soil Moisture from ERS Scatterometer and Soil Data." Remote Sensing of Environment, 70(2), 191-207. 

Albergel, C., et al.(2012). "Evaluation of Remotely Sensed and Modeled Soil Moisture Products Using Global Ground-Based In Situ Observations." Remote Sensing of Environment, 118, 215-226.