MONITORAGGIO E VALUTAZIONE DELL'IMPATTO DELLE ATTIVITÀ UMANE SULL'ECO-AMBIENTE BASATO SUL TELERILEVAMENTO - Osservazione congiunta di satelliti diurni e notturni

Since the Industrial Revolution, rapid global population growth and intense urbanization processes have led to overexploitation of natural resources and reshaped the land surface. According to the IPCC Climate Change 2021 report, human activities have caused global warming, the climate system has experienced widespread and rapid changes, and the probability of compound extreme weather events increased significantly. Therefore, timely monitoring of human activities and the natural environment is of great importance to the sustainable development of human society. Since there are several limitations to the commonly used ground-based monitoring solutions, remote sensing platforms, which can quickly obtain regional and even global information on surface processes, have become an essential tool for Earth observations. Thus, this thesis aims to explore the integration of daytime and nighttime remote sensing to track the dynamics of human activity footprints and eco-environment, and to quantitatively assess the interactions between them, which is valuable for promoting SDGs. To achieve this objective, a series of efforts both in data processing and application exploration were implemented. First, the calibration models for saturation phenomena and interannual turbulence present in NTL data were developed. Second, based on the most advanced Black Marble Suite data, a method for near real-time composited monthly NTL images was proposed, which provided an important support for short-term period event effect detection. In addition, the quality flag layers for the widely used ENTL data today have been produced and open sourced. Finally, human activities and eco-environmental dynamics at local, regional and global scales were assessed and discussed through NTL data and RSEI models. Although these efforts deserve to be advanced and refined, the works in this thesis has led to some new intellectual discoveries. Some of the models and data products developed in the thesis have been applied by other scholars to regional studies in different contexts, which is encouraging. In conclusion, the work in this thesis expands the perspective of Earth observation and makes a positive contribution to help us understand human-environment interactions more precisely.

A partire dalla rivoluzione industriale, la rapida crescita della popolazione globale e gli intensi processi di urbanizzazione hanno portato a un eccessivo sfruttamento delle risorse naturali e hanno rimodellato la superficie terrestre. Secondo il rapporto IPCC Climate Change 2021, le attività umane hanno causato un riscaldamento globale: il sistema climatico ha sperimentato cambiamenti diffusi e rapidi, e la probabilità di eventi meteorologici estremi composti è aumentata notevolmente. Pertanto, il monitoraggio tempestivo delle attività umane e dell'ambiente naturale è di grande importanza per lo sviluppo sostenibile della società. Poiché ci sono diverse limitazioni alle soluzioni di monitoraggio a terra comunemente usate, le piattaforme di telerilevamento, che possono ottenere rapidamente informazioni regionali e persino globali sui processi di superficie, sono diventate uno strumento essenziale per le osservazioni della terra. Così, questa tesi mira ad esplorare l'integrazione del telerilevamento diurno e notturno per tracciare le dinamiche delle impronte delle attività umane e dell'eco-ambiente, e per valutare quantitativamente le interazioni tra loro: tutti questo è di grande importanza per la promozione degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile. Per raggiungere questo obiettivo, è stata implementata una serie di attività di ricerca sia nell'elaborazione dei dati che nell'esplorazione delle applicazioni. In primo luogo, sono stati sviluppati i modelli di calibrazione per i fenomeni di saturazione e turbolenza interannuale presenti nei dati NTL. In secondo luogo, è stato proposto un metodo basato sui dati più avanzati di Black Marble Suite, per le immagini mensili NTL composte in tempo quasi reale, il quale ha fornito un importante supporto per il rilevamento degli effetti degli eventi a breve termine. Inoltre, sono stati prodotti e resi open source i livelli di riferimento di qualità per i dati ENTL, attualmente molto utilizzati . Infine, le attività umane e le dinamiche ecoambientali a scala locale, regionale e globale sono state valutate e discusse attraverso i dati NTL e i modelli RSEI. Anche se questi lavori meritano di essere avanzati e raffinati, i risultati riportati in questa tesi hanno portato ad alcune nuove scoperte intellettuali. Alcuni dei modelli e dei prodotti di dati sviluppati nella tesi sono stati applicati da altri studiosi a studi regionali in diversi contesti, il che è incoraggiante. In conclusione, il lavoro in questa tesi espande la prospettiva dell'osservazione della Terra e dà un contributo positivo per aiutarci a capire le interazioni uomo-ambiente in modo più preciso.