Indice NDMI — Indice di Umidità della Vegetazione
Misurare l'umidità della vegetazione dallo spazio
L'indice NDMI (Normalized Difference Moisture Index) misura il contenuto d'acqua della vegetazione utilizzando le immagini satellitari Sentinel-2. È uno degli indicatori di telerilevamento più affidabili per lo stress idrico, il monitoraggio della siccità e la valutazione dello stato di salute delle foreste.
Cos'è l'indice NDMI?
NDMI è l'acronimo di Normalized Difference Moisture Index, ovvero indice di umidità a differenza normalizzata. È un indice di vegetazione derivato da satellite che quantifica il contenuto d'acqua di foglie e chiome combinando una banda dell'infrarosso vicino (NIR) con una banda dell'infrarosso a onde corte (SWIR).
La vegetazione ha una forte riflettanza nella regione dell'infrarosso vicino dello spettro elettromagnetico, mentre l'acqua liquida contenuta nei tessuti fogliari assorbe energia nella regione dell'infrarosso a onde corte. Combinando questi due segnali, l'indice NDMI isola il contenuto d'acqua della vegetazione dai segnali di suolo, atmosfera e pigmenti.
L'indice varia da -1 a +1. I valori negativi corrispondono in genere a suolo nudo, corpi idrici o vegetazione in stress idrico; i valori positivi indicano un contenuto d'acqua progressivamente più elevato. Le chiome sane e ben idratate si collocano di norma fra 0,2 e 0,6, mentre le aree umide sature possono superare 0,6.
Rispetto agli indici basati sulla clorofilla come l'NDVI, l'NDMI risponde più rapidamente allo stress idrico, spesso giorni o settimane prima che le variazioni siano visibili a occhio nudo. Per questo motivo è un indicatore guida per le decisioni di irrigazione, l'allerta precoce in caso di siccità, la valutazione del carico di combustibile in foresta e l'individuazione di disturbi forestali.
Formula
NDMI = (NIR - SWIR) / (NIR + SWIR)
Dove NIR è la riflettanza nell'infrarosso vicino e SWIR è la riflettanza nell'infrarosso a onde corte.
Come si calcola l'indice NDMI
Su Xnatura l'indice NDMI viene calcolato a partire dalle immagini multispettrali Copernicus Sentinel-2. Le due bande utilizzate sono la B8A (infrarosso vicino, banda stretta) e la B11 (infrarosso a onde corte 1).
Sentinel-2 B8A — NIR
Banda dell'infrarosso vicino centrata a 865 nm con risoluzione nativa di 20 m. La vegetazione sana ha una riflettanza elevata in questa regione, fornendo il segnale relativo alla struttura della chioma.
Sentinel-2 B11 — SWIR
Banda dell'infrarosso a onde corte centrata a 1610 nm con risoluzione nativa di 20 m. L'acqua liquida nelle foglie assorbe energia a questa lunghezza d'onda, rendendola la componente sensibile all'umidità.
Risoluzione spaziale
L'NDMI viene fornito a 10–20 m per pixel, una scala sufficiente per distinguere singoli appezzamenti agricoli, popolamenti forestali e aree verdi urbane.
Risoluzione temporale
Le costellazioni Sentinel-2A e Sentinel-2B insieme garantiscono un tempo di rivisitazione di circa 5 giorni all'equatore, consentendo un monitoraggio quasi continuo dell'umidità della vegetazione.
Le maschere di nuvole, ombre e neve sono applicate automaticamente: il raster NDMI risultante è georeferenziato e pronto per essere analizzato sulla piattaforma Xnatura.
Intervalli di valori dell'NDMI e interpretazione
Leggere l'NDMI è semplice una volta note le bande tipiche di valori. Le soglie indicate di seguito sono comunemente usate in agronomia, scienze forestali ed ecologia, ma vanno sempre calibrate rispetto a verità a terra e alla baseline stagionale di una specifica area.
- -1,0 a -0,2
Stress idrico severo o aree non vegetate
Suolo nudo, superfici impermeabilizzate, vegetazione dormiente o chiome con deficit idrico critico. In agricoltura questa fascia segnala in genere un'urgenza di irrigazione o la senescenza di fine ciclo.
- -0,2 a 0,0
Umidità bassa
Vegetazione rada, copertura erbacea secca o segnali precoci di stress idrico in seminativi e popolamenti forestali. Una deriva persistente verso questa fascia rappresenta un robusto segnale di allerta precoce per la siccità.
- 0,0 a 0,2
Umidità moderata
Vegetazione in condizioni di stress da normale a lieve. Tipica delle estati mediterranee, dei seminativi non irrigui durante i periodi siccitosi e delle foreste mature alla fine della stagione asciutta.
- 0,2 a 0,4
Buona umidità
Chiome sane e ben idratate. Tipica dei seminativi irrigui in piena stagione, delle foreste decidue in primavera e dei prati gestiti dopo precipitazioni.
- 0,4 a 1,0
Umidità elevata o saturazione
Aree umide, vegetazione ripariale, chiome dense dopo piogge intense o pixel misti che includono acqua libera. Valori prolungati in questa fascia possono indicare ristagno idrico o allagamenti.
Casi d'uso dell'indice NDMI
Poiché l'NDMI reagisce alle variazioni di contenuto idrico della chioma prima degli indici basati sullo spettro visibile, è utilizzato in agricoltura, scienze forestali, valutazione ambientale e analisi del rischio climatico.
Irrigazione di precisione in agricoltura
Monitorare lo stress idrico a livello di campo e sotto-campo, dare priorità ai turni di irrigazione e ridurre i consumi d'acqua preservando la resa. Integrato con i dati meteo, l'NDMI supporta strategie di irrigazione a rateo variabile per vigneti, frutteti, colture in pieno campo e orticole protette.
Foreste e monitoraggio della siccità
Rilevare i segnali precoci di siccità nei popolamenti forestali, monitorare il carico di combustibile per il rischio di incendi e quantificare il recupero post-disturbo dopo incendi, schianti da vento o attacchi parassitari. L'NDMI integra l'NDVI nell'individuazione di conifere in stress molto prima che la defogliazione sia visibile.
Valutazione di impatto ambientale
Quantificare gli effetti pre e post realizzazione su umidità della vegetazione attorno a infrastrutture, siti minerari e impianti industriali. Le serie temporali NDMI forniscono evidenze oggettive e ripetibili per Valutazioni di Impatto Ambientale (VIA) e baseline di biodiversità.
Rischio climatico e resilienza
Integrare i trend NDMI nelle dashboard di rischio climatico per mappare l'esposizione alla siccità di catene di fornitura, portafogli immobiliari e aree protette. Le anomalie pluriennali evidenziano i siti dove lo stress idrico si sta intensificando per effetto del cambiamento climatico.
NDMI, NDVI e NDWI a confronto
L'indice NDMI viene spesso confuso con l'NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) e con l'NDWI (Normalized Difference Water Index), ma ciascun indice misura una proprietà fisica diversa della superficie. L'NDVI utilizza le bande del rosso e dell'infrarosso vicino e traccia l'attività clorofilliana, risultando ideale per biomassa e vigore vegetativo. L'NDWI sostituisce il rosso con il verde ed è progettato per individuare specchi d'acqua. L'NDMI utilizza le bande dell'infrarosso vicino e dell'infrarosso a onde corte ed è specificamente tarato sul contenuto idrico della chioma. In pratica, l'NDVI dice se la vegetazione è fotosinteticamente attiva, l'NDWI dice se la superficie contiene acqua libera, e l'NDMI dice quanto la vegetazione stessa è idratata. Usati insieme, questi tre indici offrono un quadro completo dello stato della vegetazione, dal vigore all'umidità all'estensione delle acque libere.
Come Xnatura utilizza l'indice NDMI
Sulla piattaforma Xnatura l'NDMI è disponibile come layer satellitare pronto all'uso per qualsiasi sito monitorato, con composit giornalieri o settimanali, serie storiche pluriennali e soglie di allerta personalizzabili. Gli analisti possono confrontare le dinamiche NDMI con NDVI, temperatura della superficie terrestre, precipitazioni e sensori IoT in campo da un'unica interfaccia.
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